Rapport de Stage ZOURE Traitement - 2 [PDF]

Zitiervorschau

Thème : Gestion des déchets de Traitement : cas de la mine d’or de Kalsaka au nord du Burkina Faso en Afrique de l’Ouest.

Rapport pour l’obtention d’un Bachelor technologique en mines et carrières Présenté et soutenu par : ZOURE Smail Ahmed Travaux dirigés par : Zita Martin KAHO Technicien supérieur des mines

Promotion : 2013-2014

Dédicace

A nos parents Notre PERE : ZOURE Z ABDOUL pour son aide et ses bénédictions Notre mère : zoure/Bambara a. Christine pour ses conseils et ses bénédictions ; A tous nos frères et sœurs qui, d’une manière ou d’une autre nous ont apporté leurs soutiens ; nous leur disons à tous merci.

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Remerciements Ce stage s’est déroulé dans de meilleures conditions grâce aux responsables de notre structure d’accueil, le BUMIGEB pour son soutien et sa collaboration. Nos remerciements vont particulièrement à l’endroit de : Monsieur Jean Alphonse SOME, Directeur général du BUMIGEB pour avoir bien voulu nous accepter comme stagiaire dans sa structure. Monsieur Salofou TRAHORE, Directeur de la sécurité industrielle, minière et des hydrocarbures. Monsieur Zita Martin KAHO, Technicien supérieur des mines qui, malgré ses multiples tâches et son affectation à Bobo Dioulasso, nous a suivi pour mener à bien ce travail. Ainsi que tous les agents du BUMIGEB, en particulier ceux de la DSIMH pour leur accueil, et leur estime. Nous voudrions adresser nos remerciements les plus sincères à : Monsieur Souleymane BARRO, notre responsable pédagogique à la fondation 2iE, pour les conseils. L’ensemble du personnel de l’Institut international d’ingénierie de l’Eau et de l’environnement (2iE). Une mention spéciale à Monsieur Michel YAO, Directeur de l’Environnement à AMARA Mining Afrique de l’ouest pour sa disponibilité durant tout le temps que nous avons passé sur le site de Kalsaka et bien au-delà. Monsieur Saidou BALBONE, du service environnement de Kalsaka qui n’a ménagé aucun effort pour nous apporter son aide. Un grand merci à tout le personnel de Kalsaka qui nous a chaleureusement accueilli.

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RESUME Kalsaka Mining S.A (KMSA) a mis en exploitation l’une des premières mines d’or au Burkina Faso en 2008, dans la région nord du pays sur un permis de 25Km2. Cette exploitation aurifère se fait à ciel ouvert, par le procédé à circuit fermé prévu pour traiter plus de cinq (05) millions de tonnes de minerai avec une teneur moyenne de 1,97g/t. La minéralogie aurifère est liée à des matériaux sulfureux (pyrite et arsénopyrite). Le système d’extraction de l’or est la lixiviation en tas. Le traitement passe par l’abatage, le concassage, l’agglomération, la lixiviation en tas, l’adsorption, le lavage à l’acide, l’élution, l’électrolyse, la calcination et la fusion. Un système à six (6) bassins permet la gestion, le recyclage de l’eau du circuit de traitement. Les produits chimiques utilisés sont principalement le cyanure de sodium, la soude caustique, l’acide chloridrique, l’hypochlorite de calcium, le ciment. Le système d’exploitation en circuit fermé réduit les déchets de traitement au tas de lixiviation uniquement. On peut constater une bonne gestion des déchets de traitement pendant la phase d’exploitation. La mine de Kalsaka manque de données, notamment sur la composition chimique et la minéralogie des tas de lixiviation. Mais des études sur les tas de stérile nous laissent penser que les tas de lixiviation sont susceptibles de produire un Drainage Minier Acide (DMA). Le dernier plan de réhabilitation (celui de juin 2014) est assez sommaire et ne prend pas en compte la possibilité que les tas de lixiviation soit acidogène. La gestion des déchets à la réhabilitation n’est pas encore bien définie.

Mots ou expressions clés : Mines à ciel ouvert Déchets Drainage Minier Acide Lixiviation Réhabilitation

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ABSTRACT Kalsaka Mining SA (KMSA) has put into operation one of the first gold mines in Burkina Faso in 2008, in the northern region of the country on a driver's 25km2. This gold mining is opencast, has proceeded with a closed circuit for processing more than five (05) million tonnes of ore with an average grade of 1,97g/t. gold mineralogy is related materials are sulfur (pyrite and arsenopyrite). The gold extraction system heap leaching. The treatment involves slaughtering, crushing, agglomeration, heap leaching, and adsorption, the washing with acid elution, electrolysis, calcination and fusion. . A system six (6) pools used to manage the water recycling processing circuit. The chemicals used are mainly sodium cyanide, caustic soda, CHLORIDE acid, calcium hypochlorite, cement. The circuit closed operating system reduces processing waste heap leach only. Good management of processing waste during the operations phase we can see. Mine Kalsaka lack of data, particularly on the chemical composition and mineralogy of the leach pile. But studies on the piles of barren us to believe that leach piles are likely to produce an Acid Mining Drainage (AMD). The last rehabilitation plans (that of June 2014) is quite brief and does not take into account the possibility that the heap leaching or acid generating. Waste management rehabilitation is not yet well defined.

Keywords: Open pit mines Waste Acid Mine Drainage Leaching Rehabilitation

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SIGLES ET ABREVIATIONS UTILISES ABA: Acid Base Accounting ADR : Adsorption Diadsorption Recovery AOF : Afrique Occidentale Française BUMIFOM : Bureau Minier de la France d’Outre-Mer BUMIGEB : Bureau des Mines et de la Géologie du Burkina BUNEE : Bureau National d’Evaluation Environnementale BUVOGMI : Bureau Voltaïque de la Géologie et des Mines COTEVE : Comité Technique sur les Evaluations Environnementales DGM : Direction de la Géologie et des Mines DMA : Drainage Minier Acide DSIMH : Direction de la Sécurité Minière et des Hydrocarbures EIE : Etude d’Impact Environnementale EPIC : Etablissement Public à caractère Industriel et Commercial HDPE: Polyéthylène à Haute Densité KMSA: Kalsaka Mining S.A NAPP: Net Acid Producing Potentiel PA : Potentiel d’Acidification PGA: Potentiellement Générateur d’Acide PN : Potentiel de Neutralisation NPR : Ratio de Neutralisation SMSA: Séguénéga Mining S.A.

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SOMMAIRE Table des matières INTRODUCTION .........................................................................................................1 I

CHAPITRE 1 : GENERALITES .............................................................................2 I.1

II

PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ................................... 2

I.1.1

SITUATION GEOGRAPHIQUE .............................................................. 2

I.1.2

HISTORIQUE.......................................................................................... 2

I.1.3

CADRE JURIDIQUE ET INSTITUTIONNEL ........................................... 3

I.1.4

ORGANIGRAMME .................................................................................. 4

I.1.5

LES MISSIONS ET PRESTATIONS DU BUMIGEB ............................... 5

I.2

PRESENTATION DE 2iE ............................................................................. 6

I.3

METHODES DE TRAVAIL ........................................................................... 7

I.3.1

Limitation de la zone d’étude .................................................................. 7

I.3.2

Recherche documentaire ........................................................................ 7

I.3.3

Sortie sur le site ...................................................................................... 7

I.3.4

Matériels utilisés ..................................................................................... 8

I.3.5

Prélèvement des échantillons ................................................................. 8

I.3.6

Analyse ................................................................................................... 8

I.3.7

Détermination du DMA .......................................................................... 10

CHAPITRE II : GENERALITES SUR LA MINE D’OR DE KALSAKA .................. 12 II.1

SITUATION GEOGRAPHIQUE, GEOLOGIQUE ET HYDROGRAPHIQUE 12

II.1.1

Situation géographique ......................................................................... 12

II.1.2

Situation géologique ............................................................................. 14

II.1.3

Situation hydrographique ...................................................................... 16

II.2

SITUATION ACTUELLE DE LA MINE KALSAKA ...................................... 16

II.3

SYSTEMES D’EXPLOITATION ................................................................. 16

II.3.1

Traitement ............................................................................................. 17

II.3.2

Gestion de l’eau du circuit de traitement ............................................... 20

II.3.3

Les types de déchets ............................................................................ 22

II.4

PLAN DE REHABILITATION ..................................................................... 24

III CHAPITRE III : GESTIONS DES DECHETS DE TRAITEMENT DE LA MINE D’OR DE KALSAKA .................................................................................................. 26

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III.1 PROBLEMATIQUE DES DECHETS MINIERS ET JUSTIFICATION DE L’ETUDE ............................................................................................................... 26 III.1.1

Problématique des déchets miniers et justification de l’étude ............... 26

III.1.2

Objectif de l’étude ................................................................................. 27

III.2

CARACTERISTIQUES DES DECHETS DE TRAITEMENT ....................... 28

III.2.1

Caractéristiques physiques ................................................................... 28

III.2.2

Caractéristiques chimiques ................................................................... 28

III.2.3

Les types de déchets de traitement de la mine de Kalsaka .................. 28

III.3

NOTION DE DRAINAGE MINIER ACIDE .................................................. 29

III.3.1

Définition et origine ............................................................................... 29

III.3.2

Mécanisme de formation du DMA, cas de la pyrite. .............................. 30

III.3.3

Conséquences du DMA ........................................................................ 31

III.4

GESTION DES DECHETS DE TRAITEMENT ........................................... 33

III.4.1

Cadre législatif ...................................................................................... 33

III.4.2

Mode de gestion pendant l’exploitation ................................................. 33

III.4.3

Mode de traitement après fermeture ..................................................... 36

III.5

RESULTATS ET DISCUSSIONS ............................................................... 38

III.5.1

Résultats ............................................................................................... 38

III.5.2

Discussions ........................................................................................... 40

III.6 INSUFFISANCE DES PLANS DE REHABILITATION ET PROPOSITION D’AMELIORATION ................................................................................................ 41 III.6.1

Insuffisance des plans de réhabilitation ................................................ 41

III.6.2

PROPOSITION DE GESTION DES DECHETS................................... 41

III.7

DIFFICULTES RENCONTREES ................................................................ 42

III.7.1

BUMIGEB ............................................................................................. 42

III.7.2

Kalsaka ................................................................................................. 42

CONCLUSION ........................................................................................................... 43 BIBLIOGRAPHIE ....................................................................................................... 44 WEBOGRAPHIE ....................................................................................................... 44 ANNEXES ................................................................................................................. 45 ANNEXE 1 ................................................................................................................. 45 ANNEXE 2 ................................................................................................................. 46 ANNEXE 3 ................................................................................................................. 47 ANNEXE 4 ................................................................................................................. 48 ANNEXE 5 ................................................................................................................. 50 vii

TABLES DES ILLUSTRATIONS Figure 1 Organigramme DSIMH ................................................................................. 4 Figure 2 Carte localisation ........................................................................................ 13 Figure 3 Carte géologique de KMSA ........................................................................ 15 Figure 4 Bassins ....................................................................................................... 21 Figure 5 Tas de lixiviation de KMSA ......................................................................... 23 Figure 6 pollution à Baia Mare (Roumanie) ............................................................. 27 Figure 7 Origine du DMA .......................................................................................... 30 Figure 8 Cas des eaux très acides (PH= 2,2) du Rio Tinto (« rivière Rouge », fleuve du sud-ouest de l'Espagne) ...................................................................................... 32 Figure 9 Critères de Price et al. (1997) ..................................................................... 40

Tableau 1 Eléments d'analyse .................................................................................... 9 Tableau 2 Volume des bassins du procédé .............................................................. 22 Tableau 3 : produits chimiques utilisés à Kalsaka .................................................... 34 Tableau 4 Taux d'exploitation de la mine de Kalsaka ............................................... 35 Tableau 5 Neutralisation du cyanure ........................................................................ 37 Tableau 6 test statique ............................................................................................. 38

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DEFINITION Altérite : Formation superficielle résiduelle résultant de l’altération et de la fragmentation des roches sur place des roches antérieures sans formation pédologique. Déchets miniers : tout produit minéral, ou dépôt minéral résultant de la recherche et de l'exploitation minière ou du traitement du minerai Déchets de traitement : sont les déchets issus du traitement du minerai.

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INTRODUCTION Le boom minier au Burkina Faso contribue largement au développement économique de ce pays pauvre d’Afrique. Le secteur minier représente 8% du PIB et a généré environ 46 milliards de FCFA en 2010. Cette performance importante est due à l’existence de contexte géologique varié qui favorise la genèse de plusieurs types de gisement surtout aurifère. Cependant les activités extractives ne sont pas seulement productrices de richesse, elles produisent aussi une grande quantité de déchets nocifs pour l’environnement. Les sociétés extractives sont présentes seulement pour le temps de l’exploitation et de la réhabilitation ; donc si la gestion des déchets n’est pas correctement prise en compte elles laisseront derrière elles une lourde charge environnementale difficile à gérer. Pour l’extraction aurifère à ciel ouvert, les déchets les plus volumineux sont les tas de stérile, mais les plus nocifs sont les déchets de traitement. D’où l’on vient à se poser la question à savoir comment est faite la gestion de ces déchets de traitement pendant et après l’exploitation de la mine ? C’est justement la préoccupation de cette investigation intitulée « Gestion des déchets de Traitement d’une mine d’or, le cas de Kalsaka » Le présent travail s’articulera autour de trois (3) chapitres. Le premier chapitre est consacré à la présentation de la structure d’accueil et la méthodologie adoptée. Le deuxième chapitre sera une généralité sur la mine de Kalsaka. Le troisième chapitre s’intéressera à la gestion des déchets de traitement.

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I CHAPITRE 1 : GENERALITES

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I.1 PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL

La structure dans laquelle nous avons effectué notre stage est le Bureau des Mines et de la Géologie du Burkina (BUMIGEB), au niveau de la Direction de la Sécurité Industrielle Minière et des Hydrocarbure (DSIMH).

I.1.1 SITUATION GEOGRAPHIQUE Le BUMIGEB est situé au secteur n°44 de Ouagadougou, porte n°4186 côté sud de la RN4, environ 500m de l’échangeur de l’Est. Tel: (+226) 25364802/25364890; Fax: (+226) 25364888; Boite Postal: 01 BP 601 Ouagadougou 01 Site = Web: www.bumigeb.bf; Email: [email protected]

I.1.2 HISTORIQUE Avant les indépendances, il existait le Bureau Minier de la France d’Outre-Mer appelé « BUMIFOM » basé à Dakar. Il couvrait les colonies de l’Afrique Occidentale Française (AOF) dont la Haute Volta. Sa principale activité était la recherche géologique et minière. Après les indépendances de 1960, la Direction de la Géologie et des Mines (DGM) fut créée et basée à Bobo-Dioulasso. Elle a été transférée en fin 1968 à Ouagadougou avec une cinquantaine d’agents nationaux et fonctionnait sous la forme d’une administration centrale. Le 17 mai 1978, le Bureau Voltaïque de la Géologie et des Mines(BUVOGMI) a été créé par le décret n°78-165/PRES/MCDIM transformant la Direction de la Géologie et des mines en Etablissement Public à caractère Industriel et Commercial(EPIC). En 1984, avec le changement du nom du pays, le Bureau Voltaïque de la Géologie et des Mines (BUVOGMI) prit la dénomination Bureau des Mines et de la Géologie du

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Burkina (BUMIGEB) par décret N°85-047/CNR/PRES/MRF/PRECO/SEM du 31 janvier 1985.

I.1.3 CADRE JURIDIQUE ET INSTITUTIONNEL I.1.3.1 Cadre juridique Le Bureau des Mines et de la Géologie du Burkina (BUMIGEB) est une société d’Etat avec un capital de neuf cents millions (900 000 000) de francs CFA, réparti en quatrevingt-dix mille (90 000) actions de dix mille (10 000) francs CFA, chacune, entièrement détenues par l’Etat du Burkina Faso. Il est régi par la réglementation générale des sociétés à capitaux publics.

I.1.3.2 Cadre institutionnel L’article 2 du décret N° 97-339/PRES/PM/MCIA/MEM/MEF du 11 août 1997 portant transformation du BUMIGEB en société d’Etat définit son objectif social en ces termes : « La société a pour objet directement ou indirectement, pour son compte et pour le compte de tiers au Burkina Faso et dans tous pays, la réalisation par toutes méthodes appropriées, d’études et de travaux destinés à :  améliorer la connaissance géologique et minière du pays ;  assurer divers contrôles miniers délégués par l’Etat ;  appuyer la promotion et le développement de la petite mine ;  appuyer la mise en évidence et la valorisation des substances minérales contenues dans le sol et le sous-sol du pays. Et plus généralement, entreprendre ou participer à toutes opérations industrielles, commerciales, financières, mobilières ou immobilières pouvant se rattacher à l’un des objectifs précités ou à tout objet similaire ou connexe ou de nature à favoriser le développement et s’il y a lieu, la création de sociétés nouvelles, la prise de participation dans celles existantes, la réalisation de tous apports ou souscriptions, l’achat de titres ou droits sociaux, la cession ou la location de tout ou partie de l’actif social ou tout autre moyen juridique approprié ».

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A cet effet, le BUMIGEB effectue pour le compte de l’Etat, des missions de services publique et pour les tiers des prestations commerciales de géo services.

I.1.4 ORGANIGRAMME Le BUMIGEB dispose de 4 directions techniques et une direction administrative à Ouagadougou ; aussi elle a une direction régionale à Bobo Dioulasso (voir annexe 5)

I.1.4.1 Organigramme de la DSIMH

Figure 1 Organigramme DSIMH

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I.1.5 LES MISSIONS ET PRESTATIONS DU BUMIGEB Le BUMIGEB est une société d’Etat exerçant des missions de services publiques et des prestations commerciales. Missions de services publiques  les levées géologiques et géophysiques d'intérêt national ou régional ;  la production, la collecte, le stockage et la diffusion des données géologiques et minières de base ;  l’inventaire et la mise à jour du potentiel minier ;  la cartographie hydrogéologique ;  l’appui au développement de la petite mine ;  la contribution à l’enseignement et à la formation sur les sciences de la terre ;  l'inspection des établissements classés (établissements dangereux, insalubres ou incommodes (edii)) ;  le contrôle de l'or et des métaux précieux ;  le contrôle de qualité des produits miniers et pétroliers ;  le contrôle et les épreuves des appareils et récipients à pression de vapeur ou de gaz ;  le contrôle de sécurité, les jaugeages des récipients d’hydrocarbures liquides et gazeux ;  l’appui à la protection de l’environnement minier et industriel ;  l’appui des institutions ;  le contrôle de la qualité des eaux ; Prestation commerciale  les sondages miniers (carottés, à circulation inverse et à la moto tarière);  les prestations de laboratoire  les barémages;

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I.2 PRESENTATION DE 2iE A l’origine, un engagement politique collectif, celui de quatorze Etats d’Afrique de l’Ouest et Centrale déterminés à doter leurs nouvelles structures gouvernementales, issues des indépendances, de cadres formés sur leur propre continent. En 37 ans, de 1968 à 2006, les deux écoles fondatrices, EIER – École d’Ingénieurs de l’Equipement Rural et ETSHER- École des Techniciens supérieurs de l’Hydraulique et de l’Equipement Rural. L’EIER-ETSHER se réforment et deviennent l’Institut International d’ingénierie de l’Eau et de l’Environnement, 2iE en 2006 dans l’optique de répondre à un certain nombre d’exigences qui sont entre autres, d’accroître le nombre de filières de formation. A présent, la fondation 2iE forme des ingénieurs BAC + 5 dans les domaines suivants : 

eau et assainissement ;



énergie et électricité ;



génie civil et mines ;



environnement et sciences managériales.

Par ailleurs, la fondation 2iE met sur le marché de l’emploi, des ingénieurs de travaux communément appelés techniciens supérieurs, c’est-à-dire niveau BAC + 3 dans les domaines cités ci-dessus. Et, dans sa politique de diversification des filières, étayée par le boom minier dans la sous-région, 2iE s’est lancé dans la formation des techniciens supérieurs en mines et carrières dont nous avons eu le privilège d’être la première promotion. Le Bachelor Technologique Mines et Carrières de la fondation 2iE forme dans les domaines suivants : 

exploration géologique et minière ;



technique d’exploitation minière et du traitement du minerai ;



préservation de l’environnement et gestion des déchets miniers, risque et sécurité minière.

La fondation 2iE est à l’adresse suivante: 01 BP 594 Ouagadougou 01 ; Tel: 25 49 28 00; Fax: 25 49 28 01 Email: [email protected] Web: www.2ie-deu.org

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I.3 METHODES DE TRAVAIL I.3.1 Limitation de la zone d’étude Kalsaka est la première mine à ciel ouvert au Burkina Faso en phase de fermeture. Ainsi Amara Mining a déposé en 2014 un plan de réhabilitation au niveau du BUMIGEB. Ce plan de réhabilitation a été validé en 2014 par le COTEVE (Comité Technique sur les Evaluations Environnementales) dirige par le BUNE (Bureau Nationale d’Evaluation Environnementale) avec l’appui technique du BUMIGEB (DSIMH). Il faut ajouter que le BUMIGEB y fait annuellement des visites d’inspections environnementale et sécuritaire. C’est dans ce cadre que nous avons fait le choix du site de Kalsaka.

I.3.2 Recherche documentaire La recherche documentaire a consisté en une utilisation des documents du BUMIGEB au niveau de sa bibliothèque, et en une recherche sur le net. Cette phase a permis de mieux s’outiller pour la sortie sur le Site de Kalsaka.

I.3.3 Sortie sur le site La sortie sur le site de la mine de Kalsaka a été faite en deux étapes. 

Tout d’abord une première sortie le 29 juin 2015, dans le cadre des inspections des mines. Au cours de cette sortie nous avons eu une réunion avec les responsables de la mine pour ensuite effectuer une visite sur le site afin de constater l’état et faire des prélèvements d’eau et de sol pour analyse. Mais cette sortie était trop courte de 15h à 17h45mn, d’où la nécessité d’une autre sortie.



La deuxième sortie s’est déroulée du 16 au 22 juillet 2015. C’est au cours de cette visite que nous avons eu à faire des entretiens individuels avec le

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responsable de la production et celui d’Hygiène Sécurité Environnement (HSE). Aussi nous avons pu effectuer trois (03) sorties sur les tas de lixiviation.

I.3.4 Matériels utilisés Le matériel de la sortie se résume à :  un GPS pour les coordonnées du site de Kalsaka et la localisation des points de prélèvement ;  des bidons pour le prélèvement des échantillons d’eau à analyser ;  des sachets d’échantillons pour le prélèvement de sol et de résidus (stérile et tas de lixiviation.

I.3.5 Prélèvement des échantillons 



Les échantillons de sol ont été prélevés avec une petite pelle, l’opérateur était muni de gant pour sa protection. Les prélèvements ont été faits sur les tas de stériles, les tas de lixiviation et aux alentours des tas de lixiviation. Les coordonnées ont été prises à chaque lieu de prélèvement. Pour les échantillons d’eau on a fait les prélèvements au niveau des piézomètres sur le site, et au fond de la carrière de East pit, et au niveau du barrage d’Oumarrou KANAZOE. Les coordonnées des lieux de prélèvements ont été prises.

I.3.6 Analyse Les analyses des échantillons devraient être faites au niveau du laboratoire du BUMIGEB. 

Analyse des échantillons d’eau :

Cette analyse permettra de déterminer la composition physico-chimique de l’eau notamment les contaminants communs et préoccupants (NH4, As, Cd, Cu, Cr, CN, Fe, Pb, Mn, Hg, Mo, Ni, NO3/NO2, SO4, Ta, U, V, Zn), et la quantité de cyanure.

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Formule NH4+



Dénomination Ion ammonium

As

Arsenic

Cd

Cadmium

Cu

Cuivre

Cr

Chrome

CN

Cyanure

Fe

Fer

Pb

Plomb

Mn

Manganèse

Hg

Mercure

Mo

Molybdène

Ni

Nickel

NO3-

Ion Nitrate

NO2

Dioxyde d’azote

SO4

Sulfate

Ta

Tantale

U

Uranium

V

Vanadium

Zn

Zinc

Analyse des échantillons de sol et de résidus :

Ces analyses donneront une idée de la quantité de cyanure présente.

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I.3.7 Détermination du DMA Le potentiel d’un rejet à produire ou non un DMA est fonction de sa teneur en minéraux producteurs (Potentiel d’acidification PA) et en minéraux neutralisants de l’acidité (Potentiel de Neutralisation PN). KMSA a conduit en 2013 des analyses sur les tas de stérile pour la détermination de leur potentiel d’acidification. La méthode ici utilisée est celle du test statique, plus précisément la méthode ABA Acid Base Accounting ou Net Acid Producing Potentiel test (NAPP) (méthodologie voir annexe 4).

I.3.7.1 Potentiel d’acidification Le potentiel d’acidification d’un échantillon est déterminé par le calcul théorique de la quantité d’acide qui pourrait être produite si la totalité de soufre sulfure est transformée en acide sulfurique par oxydation. Le potentiel d’acidification est exprimé en kg CaCO 3 (calcite) par tonne. 𝑃𝐴 =

𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑢 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑙𝑓𝑢𝑟𝑒 (%) × 1000𝑘𝑔 × 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐶𝑂3 100 × 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑖𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑙𝑓𝑢𝑟𝑒 𝑃𝐴 = 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑢 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑙𝑓𝑢𝑟𝑒(%) × 31,25𝐾𝑔𝐶𝑎𝐶𝑂3/𝑡𝑜𝑛𝑛𝑒

I.3.7.2 Potentiel de neutralisation Le Potentiel de Neutralisation (PN) d'un échantillon est déterminé expérimentalement par la digestion dans une quantité en excès de l'acide chlorhydrique, déterminée au moyen de l'effervescence, d'un échantillon finement broyé, sous l'ébullition. Après refroidissement, l'acide restant dans la pâte est déterminé par titrage avec une base (NaOH) à un point final de pH 7,0 de sorte que la quantité d’acide consommée peut être calculée. Ainsi la quantité d'acide est exprimée en unités de kg CaCO 3 par tonne de l'échantillon. La réaction de neutralisation représentée ci-dessus, indique que 1 mole de CaCO3 est équivalente à 2 moles de HCI. CaCO3 + 2HCl

CaCal2 + H2O + CO2

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La formule de calcul du potentiel de neutralisation : 𝑃𝑁 =

(𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑡𝑒 𝑑 ′ 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑒 × 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒) − (𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑠𝑒 × 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒) × 50 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑑′𝑒𝑐ℎ𝑎𝑛𝑡𝑖𝑙𝑙𝑜𝑛

Par simplification l’équation réduite donne : PN = (0.65 mg équivalents x poids moléculaire de CaCO3)/2

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II CHAPITRE II : GENERALITES SUR LA MINE D’OR DE KALSAKA

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II.1 SITUATION

GEOGRAPHIQUE,

GEOLOGIQUE

ET

HYDROGRAPHIQUE II.1.1 Situation géographique La mine de Kalsaka est localisée dans la commune de Kalsaka ; dans la région du nord, province du Yatenga à 120km au nord-est de la capitale Ouagadougou. (Voir carte de localisation)

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Figure 2 Carte localisation

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II.1.2 Situation géologique Le permis de Kalsaka comprend une ceinture de roches birrimiennes en arc, flanquée par des masses de granitoïde indifférenciées d’âge protérozoïque moyen. Les affleurements sont rares et presque concentrés sur les collines de Kalsaka. Ces collines sont le reflet de la séquence de roches volcaniques mafiques plus résistantes et contenant le gisement de Kalsaka. L’interprétation géophysique de l’EIE de Kalsaka montre que la minéralisation à Kalsaka se situe au sein d’une séquence de roches volcaniques mafiques ce sont les coulées basaltiques tholeitiques, avec souvent à la base un refroidissement plus lent donnant lieu à des dolérites. Aux contacts de ces roches se trouvent des roches ultramafiques (schistes chloriteux à talc, carbonate). Viennent ensuite une séquence de roches volcano sédimentaires felsiques à intermédiaire de compositions dacitiques. Cette séquence est faiblement schistosisée à massive. (EIE, SGS et SOGRE, janvier 2004). Les gisements de Kalsaka sont des filons hydrothermaux du groupe des ors jeunes, liées aux roches volcaniques.

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Figure 3 Carte géologique de KMSA

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II.1.3 Situation hydrographique La zone du projet aurifère de Kalsaka se trouve dans le bassin versant du Nakanbé, qui est un sous bassin du bassin versant du Mouhoun. Sur le fleuve Nakanbé à environ 19km au sud du projet est construit le barrage de Oumarou KANAZOE. Ce barrage a une capacité de cent millions de mètres cubes (100.000.000m3). L’eau du traitement de minerai provient de ce barrage. La zone de Kalsaka appartient au socle cristallin, les aquifères qui s’y trouvent se composent de trois réservoirs superposés. En haut nous avons des altérites qui se composent de cuirasse latéritique, d’argile et d’arène. La zone du milieu est formée d’éléments rocheux, et de produit d’altération avec présence ou non de nombreuses fissures ou diaclase. Le troisième réservoir se trouve dans la roche fracturée.

II.2 SITUATION ACTUELLE DE LA MINE KALSAKA La mine de Kalsaka a une durée de vie de 6 ans allant de 2008 à 2014. Par ailleurs, Amara Mining a entrepris une exploitation aurifère dans la même zone près du village de Séguénéga à 25Km de Kalsaka en 2012. Cette exploitation aurifère est dénommée SEGUENEGA MINING S.A (SMSA). Le minerai de SMSA est acheminé à Kalsaka pour y être traité. Mais Amara Mining a cessé ses activités d’exploitation à Séguénéga et à Kalsaka, une note de mise en demeure a conduit la compagnie à fermer ces deux filiales (KMSA et SMSA) en 2014. La cessation de la production était prévue pour le premier trimestre de 2015. Mais la mine traitait toujours le minerai en juillet 2015 avec un personnel réduit au strict minimum.

II.3 SYSTEMES D’EXPLOITATION Le projet aurifère de Kalsaka présenté par Cluff Gold Plc, devenu Amara Mining Plc, est une mine à ciel ouvert, basée sur un système classique d’extraction chimique de l’or par lixiviation en tas au cyanure, suivie d’une récupération de l’or par adsorption au charbon actif. Ce projet est conçu pour être un système fermé, c’est-à-dire sans rejet d’effluents cyanurés dans la nature. Il est prévu de traiter 5,086 millions de tonnes de minerai avec une teneur moyenne en or de 1,97g/t, et un taux de découverture de 4/1 (stérile/minerai). Le taux de récupération de l’or est en moyenne de 87% (plan de

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réhabilitation et de fermeture du site minier, juin 2014). (Voir annexe 1 pour le plan des carrières)

II.3.1 Traitement Le circuit de traitement de minerai utilisé à Kalsaka peut être décomposé en plusieurs étapes.

II.3.1.1 Abatage, concassage et agglomération L’abattage se fait à la dynamite de nitrate d’ammonium. Le minerai est ensuite acheminé à l’aire de concassage. Les minerais ayant des dimensions inférieures à 250mm passent par le circuit de concassage pour sortir avec un diamètre inférieur à 12,5mm. A la fin du concassage le minerai est aggloméré. Cette agglomération est faite avec du ciment dans un agglomerateur de capacité D=2,5m ; L=9m et un dosage en ciment de 3 à 14kg/tonne de minerai le but de l’agglomération est de permettre d’abaisser le Ph du minerai (un Ph faible rend le cyanure gazeux donc volatile) mais surtout de donner une forme circulaire aux grains pour que l’eau passe plus facilement dans le tas de lixiviation (heap leaching). Un premier ajout de cyanure est fait pendant la phase d’agglomération à l’aide d’une pompe doseuse à une concentration de 100 à 200 ppm. Après toutes ces phases, le minerai passe par les bandes transporteuses pour être déposé à l’air de lixiviation (leach pad).

II.3.1.2 Lixiviation La lixiviation est un procédé par lequel une substance solide insoluble devient soluble en utilisant un solvant. Dans le procédé de Kalsaka, l’or (la substance insoluble) est lixivié par le cyanure de sodium dilué dans l’eau (solvant). L’aire de lixiviation a été préparée en compactant de la terre avec une pente 3% dans le sens de la longueur et de la largeur. Sur cette terre sont posés des tuyaux perforés en polyéthylène à haute densité: HDPE (pour vérifier d’éventuelles fuites au niveau de la membrane imperméable) ensuite vient une géo-membrane imperméable, on recouvre cette géo-membrane de sable fin, on dépose encore des tuyaux perforés (pour recueillir le jus cyanuré). Un corridor menant au bassin excédentaire (excess pond) a été fait pour acheminer les eaux de pluies passant par le tas de minerai et à ZOURE A Smail - [email protected] - Bachelor Technologique Mines et Carrières - promotion 2013-2014

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côté du tas. L’arrosage du tas de minerai se fait par un système d’irrigation par aspersion, avec des asperseurs en disposition carrée séparés l’un de l’autre de 3m, ayant ainsi un diamètre moulé de 6m. L’eau d’arrosage est dosée à près de 100ppm et les asperseurs ont un débit de 0,34m3/h. L’ensemble du jus cyanuré est collecté au niveau d’un collecteur et en fonction de la teneur en or on achemine soit dans le bassin riche (pregnant pond) soit dans le bassin intermédiaire (intermediaite pond) Equation de la dissolution de l’or : 4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O

4NaAu(CN)2 + 4NaOH

II.3.1.3 Adsorption, lavage à l’acide, élution, électrolyse, calcination et fusion Le bassin riche approvisionne l’ADR (Adsorption Diadsorption Recovery) en eau riche en or. 

Adsorption

L’adsorption est un phénomène physique par lequel une substance est attachée à une surface solide. Dans notre cas, la substance est l’ion or et la surface solide est le charbon actif. Pour ce faire, le jus riche passe par une colonne compartimentée en six (6) niveaux, rempli en ses cinq (5) premiers niveaux par du charbon actif. Le jus riche en or dans sa montée dans la colonne s’appauvrit graduellement en or et arrive au niveau du compartiment 6 à une teneur très faible en or et par gravité, chute dans le bassin pauvre (barren pond). On pompe ensuite le charbon actif dans une cuve pour le lavage à l’acide. 

Lavage à l’acide

Le lavage à l’acide est requis pour éliminer les impuretés qui pourraient nuire au bon fonctionnement du procédé d’élution, les minéraux indésirables sont solubilisés sous forme de chlorure (CaCl2, NiCl2, FeCl2) et la matière organique est dissoute. Le charbon actif enrichit en or baigne dans de l’acide chloridrique à 3% pendant 180mn. A sa sortie, il est acheminé dans la colonne d’élution.

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

Elution et Electrolyse

Le procédé utilisé est le système ZADRA c’est-à-dire que l’élution et l’électrolyse se font dans le même cycle. L’élution est un phénomène physique par lequel une substance préalablement fixée par échange d’ion ou par adsorption est remise en solution. L’électrolyse est basée sur des réactions électrochimiques qui se manifestent habituellement au niveau des électrodes (Anode et Cathode). Le charbon actif transféré dans la colonne d’élution est lavé avec un éluant composé de soude caustique et d’eau à un Ph=13 à une température de 125° et une pression de 3 bars. L’éluant va arracher l’or au charbon actif et s’acheminer vers l’électrolyseur (composé de 8 cathodes et de 9 anodes), à ce niveau, l’or se dépose sur les cathodes, et l’éluant revient au niveau de la colonne d’élution pour être réutilisé. Equation au niveau de la cathode : 4Au(CN)-2 +4e-

4Au + 8CN-

2H2O + 2e-

H2 + 2OH-

Equation à l’anode : 4H+ + O2 + 4e-

2H2O



Calcination

Avant d’arriver à la calcination proprement dite, on doit enlever l’or sur les cathodes et cela se fait par rinçage avec l’eau à forte pression. L’or et les autres métaux recueillis des cathodes sont séchés dans un four cylindrique à une température comprise entre 600°C et 750°C. Le séchage permettra de contrôler un potentiel dégagement de mercure provenant du minerai.

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La calcination à proprement dite consiste à faire passer l’or dans un four à une température de 1100°C, l’or et les autres métaux fondent, la matière organique brûle et se dégage sous forme de CO2, l’or étant plus dense par gravité sera en bas et les déchets (autres minéraux) vont surnager. On fait refroidir l’ensemble, l’or se refroidissant plus vite se solidifie en premier les déchets au-dessus vont se refroidir plus tard et peuvent être facilement éliminés.

II.3.2 Gestion de l’eau du circuit de traitement L’eau intervient à tous les niveaux du circuit de traitement, toute l’eau du traitement provient du barrage Oumarou KANAZOE. Un circuit composé de 6 bassins permet de faire la gestion de l’eau : 

Le bassin d’eau brute ou raw water :

L’eau venant du barrage est stockée dans le bassin d’eau brute, elle est utilisée pour compléter le bassin pauvre si son niveau venait à diminuer.



Le bassin riche en or ou pregnant pond :

Le jus le plus concentré en or provenant du tas de lixiviation est stocké dans le bassin riche avant de rejoindre la colonne d’adsorption.



Le bassin intermédiaire ou intermediate pond

Le jus moins concentré en or est stocké au niveau du bassin intermédiaire. Il sera réutilisé pour arroser les tas de lixiviation les plus riches (plus récents). 

Le bassin pauvre ou barren pond :

Les eaux de fin de procédé au niveau de l’ADR sont stockées au niveau du bassin pauvre et sont ensuite utilisées pour la lixiviation des tas les moins riches. 

Le bassin excédentaire ou excess pond :

Le bassin excédentaire est un bassin de sécurité en cas de débordement d’eau qui pourrait être due par exemple à une trop forte pluviométrie. Donc si tous les bassins

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sont remplis l’excédent se déverse dans le bassin excédentaire pour éviter un déversement dans la nature ; il sert aussi à la collecte des eaux de ruissellement aux alentours des tas de lixiviation.



Le bassin de détoxification ou detox pond :

Ce bassin est une deuxième sécurité contre les déversements de jus cyanuré dans la nature. Ainsi quand tous les cinq (5) bassins se remplissent pendant l’hivernage l’on y transfère le jus cyanuré afin de neutraliser l’excédent avec de l’hypochlorite de sodium.

Figure 4 Bassins

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Gestion des déchets de traitement : le cas de la mine d’or de Kalsaka au nord du Burkina Faso en Afrique de l’Ouest Tableau 2 Volume des bassins du procédé

Volume des bassins du procédé

Bassin Volume (m3)

Brute

Riche

Intermédiaire Excédentaire Détoxification

21.500

21.500

21.500

47.000

7.500

Source : EIE du projet aurifère de Kalsaka (Cluff Mining Plc, 2004)

II.3.3 Les types de déchets Les déchets miniers peuvent être définis comme tout produit minéral, ou dépôt minéral résultant de la recherche et de l'exploitation minière ou du traitement du minerai. Le type de déchets dépend du contexte géologique (Roches sédimentaires, métamorphiques, ignées), du système d’exploitation, et de la nature des procédés d’exploitation. Les déchets d’une mine sont à tous les niveaux de l’exploitation et dépend du système d’exploitation.

II.3.3.1 Les stériles francs de découverture Les stériles de découverture sont les déchets issus du mort terrain que l’on décape pour atteindre le minerai. Le système d’exploitation de Kalsaka est un système à ciel ouvert d’où la grande production des stériles francs de découverture.

II.3.3.2 Résidus d’exploitation Lors de l’exploitation d’une mine, les minerais pauvres en substances minérales sont stockés pour être exploités en fin d’exploitation ou quand le cours du métal va monter. Ces résidus constituent les résidus d’exploitation.

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II.3.3.3 Résidus de traitement Les résidus de traitement sont issus de l’usine de traitement. Ils sont généralement constitués de particules fines en boue provenant du traitement de minerais par flottation ou par gravité, du fait de la provenance, ces résidus contiennent une quantité non négligeable d’éléments accompagnateurs du minérale (sulfure, fer, arsénique,...). Les produits chimiques du traitement y sont présents en quantité non négligeable (cyanure, mercure, hydrocarbure,…). Dans notre cas, les résidus de traitement sont exclusivement les tas de lixiviation, et les déchets dus au procédé (eaux de traitement, produit chimique, …)

Figure 5 Tas de lixiviation de KMSA

II.3.3.4 Autres déchets Les autres déchets à considérer sont les déchets non miniers. Il s’agit principalement des déchets administratifs, les déchets provenant de la logistique, et du camp d’hébergement. Un système de gestion de ces déchets a été mis en place à la construction de la mine. On a la présence d’un incinérateur pour la gestion des déchets administratifs et de certains déchets provenant du camp, aussi il y a un système de collecte des déchets ménagers en fonction de leur nature, un système d’assainissement collectif pour tout le camp, la collecte et la vente des huiles usées (les huiles usées provenant de la logistique sont collectées dans des futs et revendu). ZOURE A Smail - [email protected] - Bachelor Technologique Mines et Carrières - promotion 2013-2014

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II.4 PLAN DE REHABILITATION

Un plan préliminaire de réhabilitation de la mine de Kalsaka a été fait premièrement par Cluff Mining Burkina en 2004 dans son EIES et approuvé en 2007 par le gouvernement burkinabè (arrêté 2007-031/MECV/CAB, portant avis motivé sur la faisabilité environnementale du projet d’exploitation aurifère de Kalsaka). Un deuxième plan de réhabilitation a été fait en juin 2014. Ce plan se veut être une version de mise à jour du plan préliminaire de réhabilitation et de fermeture et concerne la réhabilitation de plus de 200ha. Ce présent plan est plus explicite et plus détaillé. Il prend en compte les composentes suivantes : 

stabilité physique du site : sécurisation des installations de la mine ;



stabilité biogéochimique des milieux récepteurs : la qualité des eaux, des sols, de l’air) ;



l’occupation des terres : le site de Kalsaka devra être réhabilité dans les conditions pré-minières ou être compatible avec le paysage environnant) ;



le développement durable de la région : les techniques de gestion des opérations minières qui contribuent significativement à renforcer les retombées socio-économiques positives et durables post-minières devront être promues et transférées aux ayants droit (Etat, ou communautés locales).

Pour ce faire, la société Amara Mining, conformément au disposition de l’article 3 du DECRET N°2007-845/PRESS/PM/MCE/MEF du 26 décembre 2007 portant gestion du fonds de préservation et de réhabilitation de l’environnement minier, est tenu, je cite : les entreprises minières en phase d’exploitation sont tenues d’ouvrir à la Banque Centrale des Etats de l’Afrique de l’Ouest (BCEAO) ou dans toute autre banque installée au Burkina Faso ,un compte fiduciaire intitulé ’’Fonds de préservation et de réhabilitation de l’environnement

minier’’.

D’après l’EIE de Kalsaka un fonds de 170 francs CFA par tonne de minerai extrait sera accumulé.

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Un troisième plan de réhabilitation encore plus détaillé est présentement en cours d’étude (juillet 2015). En effet, ce plan contiendra les détails nécessaires aux travaux de réhabilitation du site.

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III CHAPITRE III : GESTIONS DES DECHETS DE TRAITEMENT DE LA MINE D’OR DE KALSAKA

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III.1 PROBLEMATIQUE

DES

DECHETS

MINIERS

ET

JUSTIFICATION DE L’ETUDE III.1.1 Problématique des déchets miniers et justification de l’étude L’industrie minière est l’une des plus polluantes. Les mines, en général, ont une durée de vie très limitée. Dans le cas des mines d’or, la durée de vie est généralement inférieure à une dizaine d’années. Les déchets miniers sont volumineux et en termes de toxicité ils sont dangereux pour l’environnement. A Baia Mare (Roumanie), en 2000, un incident a entraîné le déversement de 100 000 m3 de DMA contenant entre 50 et 100 tonnes de cyanure, qui ont contaminé le fleuve Danube sur plus de 2000 Km. Les conséquences des déchets miniers sont dramatiques pour l’homme et l’environnement.

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Figure 6 pollution à Baia Mare (Roumanie) Source

:

https://www.google.bf/search?tbm=isch&sa=1&btnG=Rechercher&q=Baia+Mare+mine+DMA

On constate ainsi que les conséquences de la mauvaise gestion des déchets miniers sont catastrophiques.

III.1.2 Objectif de l’étude III.1.2.1

Objectif global

De façon globale, cette étude vise à étudier le mode de gestion des déchets de traitement de la mine de Kalsaka, à relever les insuffisances et à proposer des mesures pour pallier.

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III.1.2.2

Objectif spécifique

Pour atteindre l’objectif global que l’on s’est fixé on va : 

faire l’état des lieux des déchets de traitement actuel de la mine ;



étudier la gestion des déchets pendant l’exploitation de la mine ;



étudier les différents plans de réhabilitation des aires de lixiviations et voir les insuffisances et proposer des mesures d’amélioration.

III.2 CARACTERISTIQUES DES DECHETS DE TRAITEMENT Les caractéristiques des déchets de lixiviation dépendent non seulement de la nature du minerai, du type de traitement que ce dernier a reçu, et des produits utilisés.

III.2.1 Caractéristiques physiques Le concassage réduit la taille des minerais à un diamètre inférieur à 12,5mm, ces dimensions sont assez fines et constituent un apport d’éléments fins, qui libérés dans l’environnement, peuvent avoir plusieurs conséquences, notamment l’envasement des cours d’eau.

III.2.2 Caractéristiques chimiques La nature chimique des déchets de traitement est due à la nature du minerai et aussi des produits chimiques utilisés. Ces déchets seront constitués de cyanure de sodium, ciment, de soude caustique, de charbon actif. La minéralisation aurifère est liée à des matériaux sulfureux tels que la pyrite (FeS2) et l’arsénopyrite (FeAsS) qui sont potentiellement générateurs de Drainage Minier Acide (DMA). L’arsénopyrite étant constitué d’arsénique, il est possible que ce dernier se retrouve en quantité non négligeable dans les déchets.

III.2.3 Les types de déchets de traitement de la mine de Kalsaka Le système de traitement de Kalsaka est un système à circuit fermé. Donc les déchets produits sont en majorité les déchets de résidus de minerai.

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III.3 NOTION DE DRAINAGE MINIER ACIDE III.3.1 Définition et origine L'expression " Drainage Minier Acide " (DMA) est une traduction littérale de l'expression anglaise " Acid Mine Drainage " (AMD) employée pour désigner, à la fois le mécanisme d'acidification et l'eau produite. Par extension, il englobe généralement toutes les eaux acides d'origine minière provenant de l'oxydation spontanée des minéraux sulfurés : 

par percolation d’eau sur les tas de matériaux excavés et stockés à l’extérieur ;



et/ou dans les galeries en fonction du mouvement de la nappe phréatique.

Une expression plus exacte serait " Écoulement gravitaire spontané d'eaux acides sur les sites miniers’’. La formation de DMA est un phénomène naturel accentué par les activités minières (excavation). En effet, le DMA est présent naturellement au niveau des affleurements de minéraux sulfureux communément appelés chapeau de fer, ces affleurements au contact de l’air et de l’eau produisent de l’acide sulfurique qui solubilise les métaux présents. La quantité de sulfure en contact avec l’air et l’eau étant réduite rend ce phénomène très lent. Lorsque l’exploitation minière (excavations et pompages) perturbe l'équilibre chimique de ces affleurements et des gisements de sulfures métalliques profonds en les plaçant brutalement en conditions oxydantes ; cette réaction amplifiée crée des écoulements acides appelés "Drainages Miniers Acides" ou DMA.

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Figure 7 Origine du DMA

III.3.2 Mécanisme de formation du DMA, cas de la pyrite. Les minéraux sulfureux les plus générateurs d’acide sont par ordre de cinétique d’oxydation : Pyrrhotine > galène-sphalérite> de la pyrite-arsénopyrite> chalcopyrite. La pyrite et l’arsénopyrite viennent en troisième rang, mais ces sulfures sont généralement les minéraux accompagnateurs des gisements d’or. La pyrite mise en contact avec l’eau dont le Ph est proche de la neutralité subit une oxydation directe dont l’équation est :

2FeS2 + 7O2 + 2H2O

2Fe2+ + 4SO42- + 4H+

(1)

Le milieu s’acidifie graduellement autour des sulfures et la deuxième étape s’amorce. Cette étape est marquée par la transformation du fer ferreux en fer ferrique. L’équation de la réaction est : 4Fe2+ O2 + 4H+

4Fe3+ + 2H2O

(2)

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Le fer ferrique aqueux est un oxydant très agressif. Il s’en suit alors la précipitation de l’hydroxyde de fer (Fe(OH)3) Fe3+ + 3H2O

Fe(OH)3 + 3H+

(3)

On constate que l’oxydation du fer ferrique contribue à acidifier le milieu par libération de proton H+. Quand le Ph sera inférieur à 3,5 le fer ferrique reste en solution et devient un agent oxydant pouvant oxyder la pyrite, c’est l’oxydation indirecte. FeS2 +14Fe3++ 8H2O

15Fe2+ + 2SO42- + 16H+

(4)

L’oxydation de l’arsénopyrite par le fer ferrique est plus rapide que par l’oxygène.

III.3.3 Conséquences du DMA Le DMA entraîne des conséquences dommageables pour l’homme et l’environnement. Mais le principal impact concerne les écosystèmes aquatiques (réduction de la biodiversité et des populations, modification de la structure des communautés, etc.). Il dégrade la qualité de l’eau et entraîne la disparition des usages de l’eau en aval de la mine (alimentation en eau potable, base de loisir, pêche, irrigation). Danger pour les poissons et autre vie aquatique : si les déchets d’une mine sont générateurs d’acide, les impacts sur les poissons, les animaux et les plantes peuvent être graves. Avec le Ph très bas (souvent négatif) dans les cas de DMA, les plantes, les animaux et les poissons ont peu de chance de survivre dans de tels milieux. Le paysage : il s'agit de l'impact visuel que constituent les dépôts de couleur rouille sur plusieurs kilomètres de cours d'eau ou l'aspect dénudé des stocks de déchets miniers (devégétalisation), ainsi que la disparition de certains arbres des communautés végétales riveraines des canaux de drainage.

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Figure 8 Cas des eaux très acides (PH= 2,2) du Rio Tinto (« rivière Rouge », fleuve du sudouest de l'Espagne)

La toxicité des eaux chargées en métaux pour l'homme : la surveillance des eaux destinées à l'alimentation humaine exclut, a priori, les risques d'intoxication par ingestion directe. Cependant une intoxication indirecte n'est pas impossible. En effet, le jeu des phénomènes bioaccumulations et des bioamplifications peut aboutir à une intoxication humaine via les poissons, notamment chez les populations de pêcheurs. Chez les personnes souffrant d'intoxications métalliques, on trouve des métaux toxiques dans la plupart des tissus mous, surtout le foie, les reins mais aussi dans les os. Une fois absorbés, les métaux lourds sont souvent difficiles à éliminer. Les effets d'une exposition de longue durée aux métaux (Cd, Cu, Pb, Sn, Zn) sont : gastroentérite, irritation pulmonaire, insuffisance rénale et hépatique. L'exposition aux métaux pourrait également provoquer des cancers.

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III.4 GESTION DES DECHETS DE TRAITEMENT III.4.1 Cadre législatif La loi N° 022-2005/AN portant code de l’hygiène publique au BURKINA FASO 

L’article 3, qui stipule que toute personne physique ou morale qui produit ou détient des déchets, dans des conditions de nature à produire des effets nocifs sur le sol, la flore ou la faune, à dégrader les paysages, à polluer l’air ou les eaux, à engendrer des bruits ou des odeurs et d’une façon générale à porter atteinte à la santé de l’homme, de l’animal et à l’environnement est tenue d’en assurer ou d’en faire assurer l’élimination dans les conditions propres à éviter lesdits effets.



Selon l’article 4, l’élimination des déchets comporte les opérations de précollecte, de collecte, de transport, de stockage, de traitement nécessaire à la récupération de l’énergie ou des éléments et/ou matériaux réutilisables, ainsi que la mise en décharge contrôlée, l’enfouissement ou le rejet dans le milieu naturel.

La loi no 031-2003/AN du 08 mai 2003 portant Code Minier au Burkina Faso 

Les Articles 76 et 77 du Code Minier stipulent que les activités régies par le code minier doivent être conduites de manière à assurer la préservation, la gestion de l'environnement et la réhabilitation des sites exploités.



En outre, tout demandeur d'une autorisation d'exploitation, désireux d'entreprendre sur le terrain un travail susceptible de porter atteinte à l'environnement doit, conformément au code de l'environnement, fournir une Etude d'Impact sur l'Environnement (EIE) assortie d'une enquête publique dite de commodo et incommodo et d'un plan d'atténuation ou de renforcement des impacts négatifs ou positifs.

III.4.2 Mode de gestion pendant l’exploitation Pendant la phase d’exploitation, la mine ne disposait pas d’un plan de gestion des déchets à proprement dit. Un plan de gestion des déchets a pour objectif la réduction,

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le traitement, la valorisation et/ou l’élimination des déchets, et il est fondé sur la connaissance et la caractérisation des déchets produits (Salimata SPINATO, 2iE). Les produits chimiques utilisés pour le traitement de l’or de la mine de Kalsaka, sont répertoriés dans le tableau ci-dessous : Tableau 3 : produits chimiques utilisés à Kalsaka

consommation annuelle de produit chimique produit

Cyanure de soude

Acide

Charbon

chimique

sodium

caustique

Chloridrique

active

Quantité(t)

261

25,2

42

9,6

Ciment

7500

Hypochlorite de calcium 2,5

Source : EIE du projet aurifère de Kalsaka (Cluff Mining Plc, 2004)



Cyanure de sodium (NaCN) : c’est une substance classée très toxique, il est transporté et stocké sur le site sous sa forme solide, mais est utilisé en solution ; il doit avoir un Ph assez élevé (supérieure à 10,5) pour éviter sa transformation en acide Hydrocyanique HCN. Le cyanure en solution est utilisé pour complexer les microparticules d’or. Le cyanure peut être neutralisé par l’Hypochlorite de calcium ou très lentement par les rayons Ultra-Violet du soleil.



Soude caustique (NaOH) : elle est utilisée dans le procédé d’élution, elle est aussi utilisée dans les solutions contenant du cyanure pour avoir un Ph>10,5, évitant ainsi la formation d’acide hydrocyanique. Aussi la Soude est utilisée pour neutraliser l’acide chloridrique.



Acide chloridrique : il est utilisé au niveau du lavage à l’acide ; c’est un produit dangereux et toxique mais peut facilement être neutralisé par la soude.



Charbon activé : il est utilisé pour l’adsorption de l’or, il peut être régénéré plusieurs fois avant de perdre son efficacité, il est ainsi stocké en vue d’être vendu à des spécialistes qui vont extraire les faibles quantités d’or restant.

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

Ciment : le ciment servira à l’agglomération.



Hypochlorite de calcium : il est utilisé uniquement pour la neutralisation du cyanure.

Le procéder en circuit fermé de la mine fait que le principal déchet est le tas de lixiviation. Les prévisions de quantité de minerais de la mine ont été faites dans leur étude d’impact environnemental. Mais à cela, il faut ajouter le minerai de Séguénéga qui est traité sur le site de Kalsaka, avec une quantité prévue de 2 139 262 tonnes (voir annexe 2). Tableau 4 Taux d'exploitation de la mine de Kalsaka

Taux d'exploitation de la mine de Kalsaka Minerai en

Teneur en

tonne

Au (g/t)

pré-production

95000

2,1

775000

1ere année

787000

2,2

6169000

2eme année

1125000

2,2

5853000

3eme année

1212000

2,1

5780000

4eme année

1214000

2

4290000

Totale

4433000

2,1

22867000

Période

Stérile (t)

Source : EIE du projet aurifère de Kalsaka (Cluff Mining Plc, 2004)

Le traitement de ce minerai ce fera à la fermeture de la mine pendant la réhabilitation.

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III.4.3 Mode de traitement après fermeture III.4.3.1

Le rinçage

Le mode de traitement des déchets ici adopté est celui du rinçage. Les tas de lixiviation seront arrosés à l’eau brute provenant du barrage d’Oumarou KANAZOE. Le liquide qui va en découler sera analysé pour déterminer la quantité de cyanure, si cette quantité est supérieure aux normes de potabilité de l’OMS 0,05mg/l (voir annexe 3) on le convoie vers le bassin excédentaire puis vers le bassin de détoxification pour neutraliser le cyanure. Le rinçage prend fin quand les analyses de laboratoire confirmeront que la quantité de cyanure est conforme aux normes, c’est-à-dire inférieure à 0,05 mg/l.

III.4.3.2

Reprofilage

D’abord, des études géotechniques devront être faites pour vérifier que les bassins et l’aire de lixiviation peuvent être stables pendant une longue période (200 ans). Si ces études sont concluantes, le tas de lixiviation sera reprofilé afin d’en assurer la stabilité. Aussi créer un système de drainage adéquat afin de minimiser les phénomènes d’érosion. Cette surface reprofilée devra avoir une apparence compatible avec la physionomie générale du site, et pourra être recolonisée naturellement. Les bassins seront rincés et désintoxiqués afin d’être utilisés à des fins de pisciculture.

III.4.3.3

Détoxification

La détoxification revient à la neutralisation du cyanure, le jus du rinçage à une quantité élevée de cyanure, les analyses de laboratoire permettront

de connaître avec

précision sa concentration. Le procédé de traitement proposé sera basé sur l'oxydation des cyanures en milieu alcalin (pH: 10,5 - 11,5) par un composé de chlore actif, en l'occurrence l'hypochlorite de calcium Ca(OCl)2. Cette réaction chimique d'oxydation comprend plusieurs étapes conduisant rapidement à la formation d'intermédiaires tels que le chlorure de cyanure CNCl (r1) et les ions cyanate (r2) puis à leurs hydrolyses pour former des carbonates Na2CO3 et de l'ammoniaque (NH4)2CO3 (r3). La dernière étape de la réaction comprend l'oxydation de l'ammoniaque en azote (r4). L'hypochlorite de calcium dans l’eau se dissocie en Ca2+ et en (OCl)2-,et le cyanure en Na+ et en CN-. ZOURE A Smail - [email protected] - Bachelor Technologique Mines et Carrières - promotion 2013-2014

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2CN- + 2(OCl) - + 2H2O

2CNCl + 4OH-

(r1)

CNCl + 2NaOH

NaCNO +NaCl + H2O

(r2)

2NaCNO + 4H2O

(NH4)2CO3 +Na2CO3

2(NH4)2CO3 + 3Cl2 + 6NaOH + Na2CO3

(r3)

N2 + 6NaCl + 2NaHCO3 + 6H2O (r4)

Le maintien d'un ph moyennement alcalin présente aussi l'avantage que les métaux tels que le cuivre, le nickel, le zinc, le chrome, le strontium ou encore l'arsenic vont précipiter sous forme d'hydroxyde métallique. Ils pourront ensuite être récupérés au fond du bassin, mélangés avec du ciment, conditionnés dans des fûts hermétiques. En général la quantité de cyanure détruite correspond de 8 à 10 fois la quantité de cyanure présente. Une fois le traitement terminé une analyse au laboratoire sera faite pour vérifier que la quantité de cyanure est bien inférieure à 0,05mg/l.

Tableau 5 Neutralisation du cyanure

Dosage pour la neutralisation de cyanure

Concentration en

Quantité d'hypochlorite de

Chaux/soude caustique

cyanure de la solution

calcium par m3 (en Kg)

par m3 (en Kg)

10mg/l

0,16

1

Source : EIE du projet aurifère de Kalsaka (Cluff Mining Plc, 2004)

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III.5 RESULTATS ET DISCUSSIONS III.5.1 Résultats III.5.1.1

Résultats et interprétation

Les résultats des tests statiques fournissent une indication préliminaire sur la susceptibilité d’un échantillon à produire du drainage acide dans l'environnement. Les critères utilisés dans la prédiction du drainage acide permettent l’interprétation des résultats d’analyse et de classer le matériau tel que suit: 

l’échantillon sera Potentiellement Générateur de drainage Acide (PGA) si NPR˂ 1 (Ratio de neutralisation NPR= NP/PA) ;



l’échantillon sera possiblement générateur de drainage acide (PAG) si 1>NPR˃ 2 ;



l’échantillon aura peu de chance d’être acidogène si 2>NPR˃4 ;



l’échantillon sera non acidogène si NPR>4.

Le tableau ci-dessous indique les résultats d’analyse des échantillons des différents haldes à stériles miniers. Tableau 6 test statique

Tableau : Résultat d’analyse Prélèvement Année 2013 (teste statique ABA)

PN Code

PA

PNN=PN-PA

NPR= (NP/PA)

Origine

Période

Observation [t CaCO3

[t CaCO3 /

[t CaCO3/

/1000t]

1000t]

1000t]

Dec.

Juin

Dec .

Juin

Dec.

Juin

Dec.

Juin

194,7

23.65

624

Dec.

Juin

Non-

Non-

PAG

PAG

Stérile EAWD2

de la

14.7

carrière

8

195

0.63 0,31 14.16

Est

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Stérile KZWD2

de la

21.4

15,

carrière

0

66

0.31 2,81 21.09

12,84

69.03

5,57

0.63 -

-

31.39

-

Non-

Non-

PAG

PAG

K Zone Stérile WP1WD2

de la

19.6

carrière

2

-

18.99

NonPAG

-

Ouest Stérile ZGWD2

de la carrière

PAG 0.79

0,0 4

0.31 0,63 0.47

-0,59

2.52

Zongwa

ZRWD3

carrière

peu probabl

PAG

e

Stérile de la

0,06

0.79

4,5 8

PAG 0.31 0,63 0.16

3,96

ZR

1.26

7,33 probabl e

NonPAG

Source : Service Hygiène Sécurité Environnement de KMSA

Dans l’ensemble, les échantillons testés sont non potentiellement générateurs de drainage acide excepté celui issu de la carrière ZR dont le potentiel de génération d’acide se retrouve dans la zone d’incertitude. Au niveau de la carrière de Zongwa Pit le potentiel de génération d’acide est supérieur au potentiel de neutralisation de l’acidité. Le tas de stérile de la carrière de Zongwa est producteur de DMA, pour celui de la carrière de ZR, il y a une forte probabilité de DMA.

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Figure 9 Critères de Price et al. (1997)

III.5.2 Discussions Les échantillons de cette analyse bien qu’ils ne proviennent pas du tas de lixiviation, peuvent être un indicateur de la capacité des résidus de traitement à produire un drainage minier acide. Les résidus de minerai ont une quantité en sulfure bien plus importante que le tas de stérile, en plus le fait qu’ils aient subi le concassage, ils sont plus fins que ce dernier. La capacité d’un minerai à produire un DMA dépend de la finesse de ces particules et aussi de la quantité de sulfure. On peut en conclure que les tas de lixiviation sont bien plus susceptibles de produire un DMA que le tas de stérile. D’où la nécessité de faire des analyses de même nature sur les résidus de lixiviation.

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III.6 INSUFFISANCE DES PLANS DE REHABILITATION ET PROPOSITION D’AMELIORATION III.6.1 Insuffisance des plans de réhabilitation Pendant la phase d’exploitation, la gestion des déchets de traitement est plutôt bonne avec le système à circuit fermé. Mais pour la réhabilitation du tas de lixiviation les propositions de réhabilitation sont sommaires. En effet, le plan de réhabilitation de juin 2014 n’indique que les grandes lignes et ne montre pas la faisabilité de cette réhabilitation. Aussi, ce plan de réhabilitation ne prévoit pas de mesure contre un éventuel DMA. Il faut ajouter le problème de l’arsénique. En effet, l’arsénopyrite étant un des minéraux sulfureux il est fort probable que les tas de lixiviation en contiennent une quantité non négligeable. La zone de Kalsaka étant une zone d’orpaillage, après la réhabilitation de la mine elle sera envahie par les orpailleurs s’il n’y a pas de mesure de sécurité appropriée. Du reste, nous avons bon espoir que le plan de réhabilitations qui est actuellement en cours prendra en compte ces remarques et contiendra la partie technique de la faisabilité de la réhabilitation.

III.6.2 PROPOSITION DE GESTION DES DECHETS Le manque de données sur les tas de lixiviation ne permet pas de faire un plan de gestion des déchets. En effet, les données quantitatives dont nous disposons sont les données prévisionnelles et datent de 2004 bien avant le début de l’exploitation. Donc elles sont loin d’être précises. Aussi nous ne disposons pas non plus de données sur la minéralogie exacte et la toxicité des résidus de traitement. Néanmoins les données sur le potentiel d’acidification des stériles nous alertent sur la possibilité de DMA sur les tas de lixiviation. Le plan de réhabilitation de juin 2014 donne les grandes lignes, (rinçage, détoxification, reprofilage) de la réhabilitation des résidus de traitement mais ne préconise aucune mesure contre le DMA, nous proposons :   



Déterminer la minéralogie des tas de lixiviation et sa composition chimique. Faire des mesures de test statique sur les tas de lixiviation. Pour empêcher le DMA, nous préconisons d’ajouter une autre grande ligne, à savoir recouvrir le tas de minerai reprofilé de couches de roche non acidogène (NAG), riche en carbonates et argile et recouvrir l’ensemble de la végétation. Ces couches empêchent le passage d'eau et donc empêche les oxydo-réactions des roches acidogènes. La couche de végétation empêchera l’érosion de la couche NAG. Travailler avec les communautés locales afin de sensibiliser les orpailleurs aux dangers à perturber les minerais reprofilés.

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III.7 DIFFICULTES RENCONTREES Les difficultés n’ont pas manqué au cours de notre stage tant au niveau de la mine qu’au niveau de notre structure d’accueil.

III.7.1 BUMIGEB 





Accès au site : notre première visite de site a été faite le 29 juin 2015, à quatre (4) jours de la fin de notre stage (03 juillet 2015) pour une durée de près 3h pour toute la mine. Mais après avec l’appui du BUMIGEB nous avons pu avoir une visite de site d’une semaine du 16 juillet au 22 juillet 2015 Disponibilité du maître de stage : notre maître de stage bien qu’animé d’une bonne volonté n’était pas trop disponible après notre visite de site. Cela est dû à ses missions mais surtout à son affectation à la Direction Régionale du BUMIGEB à Bobo Dioulasso. Analyses d’échantillons : les échantillons d’eau, de sol et de résidus prélevés sur mine n’ont pas pu être analysés, le spectromètre du laboratoire du BUMIGEB est en panne. Ces résultats allaient nous donner les paramètres physico-chimiques de l’eau et la quantité d’Elément Trace Métallique (ETM).

III.7.2 Kalsaka La mine de Kalsaka est actuellement en liquidation, le personnel est réduit au strict minimum pour l’extraction des derniers tas de minerai. Ainsi dans le département géologie et cartographie il n’y a plus de personnel, nous n’avons pas pu avoir les coordonnées du permis d’exploitation de la mine, ni les données sur la composition minéralogique du minerai.

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CONCLUSION Cette étude a eu pour objectif d’étudier le système de gestion des déchets de traitement de la mine de Kalsaka pendant l’exploitation, et de voir les possibilités de réhabilitation des déchets de traitement de la mine. Kalsaka Mining S.A est en phase de fermeture, nous avons fait le constat que pendant l’exploitation, le procédé d’extraction en circuit fermé de l’or permet une bonne gestion des déchets. Mais nous constatons aussi que le manque de données sur les tas de lixiviation sera problématique pour la réhabilitation du site. La mine d’or de Kalsaka est la première mine industrielle à ciel ouvert au Burkina Faso en phase de fermeture. Sachons faire une bonne réhabilitation avec cette mine pour que les autres mines au Burkina puissent fermer sans laisser d’héritage écologique lourd.

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BIBLIOGRAPHIE 

Saïdou BALBONE ; P.2013 ; « étude de l’efficacité de deux herbacées vetiveria zizanioides et andropogon gayanus pour la réhabilitation par végétalisation des haldes a stériles de la mine d’or de Kalsaka (Burkina Faso) »



Cours de GDM ; Salimata SPINATO ; P.2013 « Déchets minier et de carrière »



SGS environnement en collaboration avec SOCREGE ; P.2004 « projet aurifère de Kalsaka étude d’impact sur l’environnement »



CLUFF GOLD PLC ; P.2013 « étude d'impact environnemental et social du projet aurifère de Seguenega »



Hadiza YAYÉ ; P. Janvier 2012 « les plans de réhabilitation et de fermeture, outils de gestion durable de l’environnement minier : cas de la mine d’or d’INATA »



Dr. Aboubakar SAKO ; P.2014 « Cours de Gestion environnementale »



Aristide Aimé ZONGO ; P.2014 « Cours de Gestion des déchets »



Amara MINING Plc ; P juin 2014 « Plan de rehabilitation et de fermeture du site minier KALSAKA MINING S.A »

WEBOGRAPHIE 

Beaugas-Orain DJOYUM. P. mercredi 6 aout 2014 à 14h :15. «Burkina Faso : Amara cesse l’exploitation minière à Kalsaka/Sega et opte pour une liquidation». . Consultée le 19 juillet 2015.

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ANNEXES

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ANNEXE 1

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ANNEXE 2 Minerai extrait à Seguenega

N°

Carrières

Durée de vie (mois)

Quantité (tonne)

KZM

17

394026

Bakou

13

365602

RZ

6

176676

Tiba 1 E

9

290104

Tiba 1 ES

6

139705

Tiba1

5

53405

Tiba2

9

123880

Tiba3

2

31035

GN

2

19388

GS

4

173656

11

GNW

2

14959

12

RZW

4

22170

13

MS

6

64956

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Total

2139262

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ANNEXE 3 Norme de l'OMS sur l'eau potable PARAMETRES

UNITES

NORME OMS

Ammoniac

mg/l

≤ 1,5

Aluminium

mg/l

0,2

Argent

mg/l

Arsenic

mg/l

Bicarbonates

mg/l

Cadmium

mg/l

Calcium

mg/l

Carbonates

mg/l

Chlorures

mg/l

≤ 250

Chrome

mg/l

≤ 0,05

µS/cm

≤ 1000

Cuivre

mg/l

≤2

Cyanure

mg/l

≤ 0,05

Dureté

mg/l

-

Fer

mg/l

≤ 0,3

Plomb

mg/l

≤ 0,01

Magnésium

mg/l

Manganèse

mg/l

≤ 0,5

Nickel

mg/l

≤ 0,02

Nitrates

mg/l

≤ 50

Conductivité

pH à 25°C

≤ 0,01

≤ 0,003

6,5 - 8,5

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Phosphates

mg/l

-

Potassium

mg/l

-

Sodium

mg/l

≤ 250

Sulfates

mg/l

≤ 250

Sulfures

mg/l

-

Alcalinité total

mg/l

-

Total dissolved Solids

mg/l

≤ 1000

MES

mg/l

Turbidité

NTU

≤5

Zinc

mg/l

≤3

ANNEXE 4 Test ABA Le test d'aptitude à la production d'acidité nette, Acid-Base Accounting (ABA) ou Net Acid Producing Potential test (NAPP), tient compte des sulfures et des minéraux alcalins susceptibles de réduire la production d'acidité. Le Potentiel Acide Maximum (ou Potentiel Acide - PA) représente l'acidité produite si tout le soufre de l'échantillon (supposé sous forme de pyrite) était oxydé en sulfate par l'oxygène. Il est exprimé en masse de calcite par unité de masse d'échantillon, c'est-à-dire la masse de calcite nécessaire pour neutraliser cette acidité. On obtient la formule suivante : PA (kg CaCO3/t de produit) = %soufre total x 31.25. La détermination du Potentiel de Neutralisation (PN) ou Capacité de Neutralisation de l'Acide (CNA) peut être réalisée selon plusieurs procédures. La plus simple est celle qui consiste à traiter l'échantillon avec un excès d'acide HCl 0.1N (2g pour 20 ml), à ajuster avec de l'eau distillée à 120 ml, puis à titrer l'excès d'acide par NaOH 0.1N avec un point final de 8.4 (méthode de Sobek). L'acide consommé est transformé en équivalent de carbonate. La valeur ABA, aussi dénommée Net Neutralization Potential

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(NNP), est la différence entre le PA et le PN : ABA (kg CaCO3/t de produit) = PA - PN. On considère que si ABA est inférieur à -5 kg CaCO3/t de produit, alors le pouvoir de neutralisation est insuffisant. On peut aussi considérer le rapport PN/PA. En Colombie Britannique (Canada), la classification adoptée par les autorités considère comme producteurs d'acidité avec une forte probabilité les produits montrant un NNP inférieur à -20 kg CaCO3/t de produit et PN/PA inférieur à 1 (Collon, 2003). Le test ABA est peu précis et n'indique pas la réactivité du matériau. Par ailleurs, il doit être interprété en fonction de la nature des sulfures présents et les défauts d'échantillonnage sont susceptibles d'en altérer les résultats.

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ANNEXE 5

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