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Bilan annuel de conformité environnementale / 
Secteur minier 1997

Chapitre 1 : L'industrie minière au Québec

1.1 Les activités d'exploitation

1.1.1 Les substances métalliques
1.1.2 Les minéraux industriels

1.2 Les sources potentielles de contamination des eaux

1.2.1 L'extraction et le traitement des substances métalliques
1.2.2 L'extraction et le traitement de minéraux industriels

1.3 Le traitement des eaux usées

1.3.1 L'élimination des cyanures
1.3.2 L'élimination de l'acide libre et des métaux lourds
1.3.3 L'élimination de l'arsenic
1.3.4 L'élimination des matières en suspension
1.3.5 Le traitement du fer colloïdal

Tableau 1 : Répartition des sites miniers actifs au Québec


Chapitre I : L'industrie minière au Québec

L'industrie minière du Québec exerce ses activités dans deux types d'exploitation, celui des substances métalliques et celui des minéraux industriels. En 1997, la production de substances métalliques génère environ 7000 emplois directs pour une masse salariale totale de plus de 500 millions de dollars1. Les fonderies et les affineries génèrent alors, quant à elles, près de 4200 emplois directs pour une masse salariale de près de 200 millions de dollars. Les expéditions des substances métalliques, dont la valeur s'élevait, en 1997, à plus de 2,3 milliards de dollars, étaient principalement composées d’or (23 %), de cuivre (18 %), de zinc (14 %) ainsi que de minerai de fer, de fer de refonte et de niobium.

Dans le domaine de l'exploitation des minéraux industriels, le sous-secteur de l'amiante est, en 1997, encore un important employeur avec plus de 2000 emplois directs. La valeur des expéditions est de l'ordre de 224 millions de dollars.

En 1997, on dénombre au Québec 65 sites miniers où étaient exécutées des activités d'exploitation minière. La répartition géographique de ces sites est présentée au tableau 1. L'exploitation des minéraux industriels et celle des substances métalliques comptait, respectivement, 14 et 51 sites. Des activités d'extraction et de traitement du minerai étaient réalisées dans 21 sites alors que l'extraction seule était exécutée dans 22 autres sites. Dans 12 sites, on traitait uniquement du minerai provenant de l'extérieur. On retrouve parmi ces sites deux usines de bouletage de concentré de fer. De plus, des activités de nature métallurgique étaient effectuées dans trois autres établissements. Finalement, dans huit sites, les activités minières se limitaient à des travaux de mise en valeur.


1. MINISTÈRE DES RESSOURCES NATURELLES DU QUÉBEC. L'industrie minérale du Québec - 1996, 119 p.


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Tableau 1 : Répartition des sites miniers actifs au Québec

RÉGION ADMINISTRATIVE

NOMBRE DE SITES MINIERS

SECTEUR D'ACTIVITÉ

02 Saguenay-Lac-Saint-Jean

1

Niobium
04 Mauricie-Bois-Francs

1

Minéraux industriels
05 Estrie

3

Minéraux industriels
08 Abitibi-Témiscamingue

23

4

Métaux précieux

Métaux usuels

09 Côte-Nord

4

Fer et ilménite
10 Nord-du-Québec

9

8

Métaux précieux

Métaux usuels

11 Gaspésie-Îles-de-la-Madeleine

1

1

Métaux usuels

Minéraux industriels

12 Chaudière-Appalaches 6 Minéraux industriels
15 Laurentides 2 Minéraux industriels
16 Montérégie

1

1

Fer et ilménite

Minéraux industriels

TOTAL

65

 

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1.1 Les activités d'exploitation

1.1.1 Les substances métalliques

Afin de tenir compte des différents modes de traitement du minerai produisant un concentré, les substances métalliques extraites au Québec ont été regroupées en quatre sous-secteurs : les métaux précieux (l'or et l'argent), les métaux usuels (le cuivre, le zinc et le nickel), le fer et l'ilménite et, finalement, le niobium.

1.1.1.1 Sous-secteur des métaux précieux

Au Québec, plus de 86 % de la production d'or et d'argent provient de gisements de quartz aurifère, le reste provenant des mines de cuivre et de zinc. En 1997, on retrouve 32 sites où sont effectuées, de façon prédominante, des activités de production aurifère. Dans huit de ces 32 sites, l’on réalise des activités d'extraction et de traitement alors que dans 11 autres, seule l'extraction est effectuée. Les réserves étant épuisées dans quatre autres sites, on y traite du minerai provenant de l'extérieur. Finalement, des travaux de mise en valeur sont effectués, en 1997, dans les neuf autres sites.

Des 32 sites en phase d'exploitation ou de mise en valeur en 1997, 23 sont localisés en Abitibi–Témiscamingue alors que le Nord-du-Québec, la seconde région en importance, en compte neuf.

Le minerai, de nature très variée, est généralement constitué de roches porphyriques accompagnées de sulfures. Dans une tonne de minerai, on retrouve habituellement de 2 à 8 grammes d'or et de 20 à 80 grammes d'argent. Le traitement du minerai peut se faire par concentration gravimétrique, par flottation, par cyanuration ou par une combinaison de deux ou trois de ces procédés. La précipitation par le zinc (procédé Merrill-Crowe) ou par le charbon activé (procédés charbon en pulpe et lixiviation au carbone) permet ensuite de récupérer les métaux précieux. Le minerai peut également être utilisé comme fondant, c'est-à-dire comme substance facilitant la fusion.

1.1.1.2 Sous-secteur des métaux usuels

Les métaux usuels sont le cuivre, le zinc et le nickel.

En 1997, le sous-secteur des métaux usuels compte 12 sites en phase d'exploitation et un site où sont effectués des travaux de mise en valeur Cinq des sites en exploitation effectuent à la fois l'extraction et le traitement du minerai, alors que quatre autres limitent leurs activités à l'extraction. Les réserves étant épuisées dans trois sites, on y traite du minerai provenant de l'extérieur. Par ailleurs, en plus des activités d'extraction et de traitement du minerai, l’on effectue des activités métallurgiques sur deux sites.

Les 12 sites en phase d’exploitation se répartissent comme suit: quatre sites dans la région de l’Abitibi-Témiscamingue, 7 sites dans le Nord-du-Québec, et un site en Gaspésie.

Le cuivre se trouve principalement sous forme de minerai sulfuré, tel que la chalcopyrite (CuFeS2). Le zinc est habituellement issu d'un sulfure appelé sphalérite (ZnS). La concentration de ces deux types de minerai est effectuée par flottation à l'aide de divers réactifs chimiques. De plus, on peut obtenir des concentrés distincts de zinc et de cuivre par flottation sélective. Les concentrés de cuivre, qui ont généralement une teneur de 20 à 25% de Cu, sont expédiés à une fonderie puis à une affinerie où la pureté atteint 99,999% de Cu. Les concentrés de zinc, dont la teneur atteint habituellement de 50 à 60% de Zn, sont expédiés à une affinerie où leur pureté est portée à 99,9% de Zn. Il convient également de noter qu’environ 1 % de la production de cuivre provient de la flottation réalisée dans certaines usines de traitement du minerai contenant des métaux précieux.

Finalement, le nickel qui se trouve principalement sous forme de pentlandite ((Fe, Ni)9S8) fait présentement l’objet d’importants travaux de mise en valeur dans l’extrême nord de la région du Nord-du-Québec.

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1.1.1.3 Sous-secteur du fer et de l'ilménite

En 1997, le seul gisement de fer exploité au Québec est celui de la Compagnie Minière Québec Cartier localisé au mont Wright, près de Fermont. La concentration du minerai d'hématite spéculaire est effectuée par séparation gravimétrique, un procédé purement physique réalisé à l'aide de spirales de Humphrey. Les particules récupérées repassent plusieurs fois dans les spirales afin d'obtenir un concentré ayant une teneur d'environ 65% de fer. Le concentré peut être vendu tel quel ou acheminé à l'usine de bouletage de Port-Cartier où il est aggloméré au moyen d'un agent liant (telle que la bentonite), puis expédié aux aciéries. Des boulettes auto-fondantes sont également produites par ajout de dolomie. À Sept-Îles, une seconde usine de bouletage traite le minerai en provenance du Labrador.

Un gisement d’ilménite est exploité au lac Tio, au nord de Havre-Saint-Pierre. Le minerai est essentiellement un oxyde de fer et de titane (FeTiO3). Le traitement effectué au site du lac Tio se limite au concassage du minerai. La production de bioxyde de titane (TiO2), d’acier et de fer de refonte est réalisée aux installations de Tracy.

1.1.1.4 Sous-secteur du niobium

Le seul gisement de niobium est localisé à Saint-Honoré au Saguenay. On y traite le minerai par flottation différentielle, une technique semblable à celle utilisée pour traiter le minerai de cuivre. Le concentré ainsi obtenu a une teneur d'environ 60% d'oxyde de niobium (Nb2O5).

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1.1.2 Les minéraux industriels

En 1997, l'exploitation des minéraux industriels regroupe les sous-secteurs de l’amiante, du sel, du talc, du mica, du graphite et du quartz. La majorité des sites de minéraux industriels ne sont pas soumis aux exigences de rejets liquides de la Directive 019, soit parce que les sites ont débuté leur exploitation avant l’entrée en vigueur de la LQE ou de la Directive, soit qu’aucun effluent minier final n’est généré par l’exploitation.

1.1.2.1 Sous-secteur de l'amiante

On retrouve, en 1997, quatre mines d'amiante en phase d'exploitation dans la région de Thetford Mines ainsi qu'une mine à Asbestos. Une seule d’entre elles n'est pas pourvue d'une usine de traitement de minerai. Le traitement du minerai d'amiante se fait mécaniquement, sans utilisation d'eau. Le minerai extrait est d'abord concassé, puis acheminé à l’usine où il est broyé par impact et finalement séché. Par la suite, les fibres sont classifiées par un système d'aspirateurs et de tamis.

1.1.2.2 Sous-secteur du sel

La seule mine de sel du Québec est située sur l'île de la Grande-Entrée, aux Îles-de-la-Madeleine. Le minerai concassé sur place est entreposé dans des silos avant d'être chargé sur des bateaux. Le traitement du minerai étant normalement effectué à sec, aucun effluent n'est généré par l'exploitation de ce gisement. Les activités du site ont repris après avoir été interrompues au cours de 1996, dû à une infiltration d’eau dans le puits d’extraction.

1.1.2.3 Sous-secteur du talc

En 1997, on retrouve un site d’extraction de talc dans la région de St-Pierre-de-Broughton, qui comprend également une usine de traitement. Le minerai y est concassé et broyé, puis concentré par flottation.

1.1.2.4 Autres sous-secteurs

En 1997, on retrouve aussi des activités d’extraction et/ou de traitement du mica (deux sites), du graphite (un site) et du quartz (deux sites).

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1.2 Les sources potentielles de contamination des eaux

Les effluents provenant d'un site minier sont constitués soit d'eaux d'exhaure, soit d'eaux s'écoulant à l'exutoire d'un parc à résidus, soit d'eaux de ruissellement d'une halde de stériles ou soit encore d'une combinaison de ces types d'eaux. Les eaux d'exhaure sont des eaux pompées vers la surface afin de maintenir la mine à sec et d’en permettre l’exploitation. Ces eaux peuvent contenir des contaminants provenant des activités de dynamitage, de l'utilisation de véhicules et d’autres équipements, ainsi que des réactions biologiques ou chimiques qui se produisent à la surface de l'assise rocheuse.

Lorsque les installations minières comprennent une usine de traitement de minerai, c'est-à-dire une usine où est traité le minerai brut pour en faire un concentré, l'aménagement d'un parc à résidus est nécessaire pour éliminer les résidus du traitement. Ces résidus sont constitués de la gangue (la partie du minerai brut qui ne contient pas de minéraux économiquement exploitables) finement broyée et de beaucoup d'eau. Cette eau ainsi que les précipitations atmosphériques s'écoulent à la sortie du parc après un séjour plus ou moins prolongé.

1.2.1 L'extraction et le traitement des substances métalliques

Dans les activités d'extraction et de traitement des substances métalliques, la principale source de contamination du milieu aquatique provient de l'oxydation des minéraux sulfurés contenus dans les murs des galeries souterraines, les parois des sites d'extraction à ciel ouvert, les parcs à résidus et les haldes de roches stériles. Les minéraux sulfurés, lorsque exposés à l'air, subissent d'abord une oxydation chimique relativement lente. Puis, le milieu s'acidifie graduellement. Cette acidification permet le développement de bactéries qui agissent comme catalyseurs dans les réactions d'oxydation, provoquant une augmentation considérable du taux d'acidification des eaux. Il en résulte une production d'eaux très acides qui dissolvent des métaux lourds contenus dans les minéraux sulfurés. Lorsqu'ils se retrouvent dans le milieu récepteur, ces métaux peuvent affecter grandement la faune et la flore aquatiques. Bien que le secteur des métaux usuels soit le plus fortement touché par le phénomène d'acidification, certains sites miniers du sous-secteur des métaux précieux sont également affectés.

La deuxième source potentielle de contamination du milieu aquatique provient de l'activité de traitement du minerai. En effet, le traitement du minerai nécessite l'utilisation de divers réactifs organiques et inorganiques qui sont susceptibles de se retrouver dans l'effluent de l'usine de traitement du minerai et, par la suite, dans celui du parc à résidus. Ainsi, dans les effluents des usines de traitement de métaux précieux, des cyanures libres et des complexes cyanurés (cyanures métalliques) ainsi que des produits de leur dégradation, tels que l'ammoniac, sont parfois observés à l'exutoire du parc à résidus. Toutefois, les réactifs utilisés lors du traitement du minerai sont généralement dégradés sous l'effet combiné de l'aération, de la photodécomposition et de l'activité biologique.

Outre les substances mentionnées plus haut, les effluents miniers peuvent aussi contenir des matières en suspension. Lorsqu'elles sont sous forme colloïdale, les matières en suspension sont particulièrement difficiles à décanter. La présence de tels colloïdes est à l'origine des eaux rouges générées par certaines mines de fer. Au Québec, le problème des eaux rouges est très bien contrôlé depuis plusieurs années.

Divers autres polluants peuvent apparaître dans les effluents miniers. Ainsi, certains composés azotés, dont l'ammoniac, sont générés lors des activités de dynamitage. Par ailleurs, les activités d'extraction peuvent occasionner la présence d'huiles et de graisses dans les effluents.

1.2.2 L'extraction et le traitement de minéraux industriels

La pollution potentielle en provenance des sites miniers d’amiante est moindre a priori, puisque les usines de traitement du minerai ne font appel qu'à des procédés purement physiques et ne génèrent aucun effluent liquide. Par ailleurs, il n'y a aucun problème de drainage acide. Bien au contraire, une campagne de caractérisation effectuée à l’été 1994 par l’Association des mines d’amiante du Québec (AMAQ) démontre que les eaux d’exhaure sont généralement alcalines et peuvent parfois dépasser la limite supérieure de la valeur autorisée pour le pH, fixée à 9,5. Toutefois, les eaux de ruissellement des haldes de stériles et des haldes de résidus ne causent pas de problèmes environnementaux particuliers. Par contre, les matières en suspension, constituées entre autres de fibres d’amiante, peuvent être une source de contamination.

Il existe peu d'information concernant les effluents des sites de production de graphite, de talc, de mica et de quartz. Toutefois, compte tenu des caractéristiques physico-chimiques de ces minéraux, le seul impact potentiel de l'effluent serait relié à la présence de matières en suspension.

Dans le cas de l'unique mine de sel, l'impact sur le milieu aquatique est inexistant puisque les activités de production ne produisent aucun effluent.

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1.3 Le traitement des eaux usées

1.3.1 L'élimination des cyanures

Les méthodes de traitement les plus couramment utilisées dans le contrôle des teneurs en cyanures sont la dégradation naturelle, le procédé SO2-air d’INCO et le procédé au peroxyde d'hydrogène (H2O2).

1.3.1.1 La dégradation naturelle des cyanures

En 1997, la dégradation naturelle des cyanures est employée dans les 12 sites de traitement du minerai aurifère où sont effectuées des activités de cyanuration. Dans 10 de ces sites, la cyanuration est utilisée conjointement avec un procédé chimique.

Dans ce mode de traitement, l'absorption du CO2 atmosphérique et les précipitations atmosphériques contribuent à réduire l'alcalinité des eaux du parc à résidus, provoquant la transformation du cyanure libre en acide cyanhydrique (HCN), un composé très volatil. D'autre part, l'acide cyanhydrique est également généré lors de la dissociation des complexes métallocyanurés causée par les rayons ultraviolets. Ces rayons ayant une faible capacité de pénétration, les bassins de rétention sont conçus pour être de faible profondeur et de grande superficie. Notons, par ailleurs, que la dégradation des cyanures peut également favoriser la formation d'ammoniac dans les eaux du parc à résidus.

Le principal avantage de cette technique est de ne nécessiter aucun ajout de réactifs. Par contre, son efficacité est faible en ce qui concerne les complexes métallocyanurés. De plus, l'ampleur de la dégradation des cyanures étant fonction des conditions climatiques, les déversements de composés cyanurés à l'exutoire sont généralement effectués à la fin de l'été et en automne. Or, pendant ces périodes, les débits des cours d'eau récepteurs, et donc leur capacité de dilution, sont souvent faibles.

1.3.1.2 Le procédé SO2-air d'INCO

Le procédé SO2-air d'INCO oxyde les cyanures en cyanates au cours d'une réaction chimique requérant l'apport de dioxyde de soufre, d'oxygène et d'ions cuivre, ces derniers faisant fonction de catalyseurs. Le principal avantage de ce procédé est la courte durée du traitement qui varie entre 20 et 90 minutes. Par contre, le dioxyde de soufre présente un risque potentiel pour la santé des travailleurs et nécessite de grandes précautions lors de sa manutention et de son entreposage.

En 1997, le procédé SO2-air d'INCO était utilisé aux sites miniers Casa Berardi Principal et Est et East Malartic.

1.3.1.3 Le procédé H2O2 (Degussa)

Tout comme dans le procédé SO2-air d'INCO, le procédé H2O2 oxyde les cyanures en cyanates. L'efficacité de cette méthode de mitigation est cependant moindre que la précédente en ce qui concerne les complexes cuprocyanurés et surtout les complexes ferrocyanurés. Toutefois, le fait que le seul réactif requis se transforme éventuellement en eau représente un avantage indéniable.

En 1997, ce mode de traitement est utilisé aux sites miniers Doyon, Yvan-Vézina et Géant-Dormant.

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1.3.2 L'élimination de l'acide libre et des métaux lourds

La méthode la plus répandue pour le traitement des eaux acides est le chaulage. La chaux hydratée Ca(OH)2 est le réactif généralement utilisé pour élever le pH des eaux et ainsi précipiter les métaux lourds en solution sous forme d'hydroxydes métalliques. Le chaulage des eaux d'exhaure peut être effectué soit sous terre, préalablement au pompage en surface, ou encore à la surface, avant le déversement dans un bassin de décantation.

Le traitement des eaux du parc à résidus peut être réalisé par ajout direct de chaux. La décantation des précipités se produit alors dans le parc lui-même ou encore dans un bassin situé en aval. Le déversement d’eaux d'exhaure chaulées dans le parc à résidus favorise également la neutralisation des eaux du parc.

Par ailleurs, l'utilisation d'une usine pour le traitement des eaux d'exhaure ou des eaux du parc à résidus permet d'optimiser le contrôle des concentrations en métaux lourds. La décantation des matières en suspension s'effectue dans un bassin localisé en aval de l'usine. Lorsque la capacité de rétention des installations est insuffisante pour permettre une bonne décantation ou lorsque les matières ne décantent pas facilement, des floculants peuvent être ajoutés pour faciliter la sédimentation.

Le taux de décantation des particules peut également être amélioré par la recirculation d'une certaine partie des boues de chaulage générées. Dans ce procédé, les boues recirculées de forte densité constituent des noyaux favorisant l'agglomération des particules. Ce type de traitement est utilisé au site minier Doyon depuis l'été 1990.

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1.3.3  L'élimination de l'arsenic

La présence d'arsenic dans les eaux minières usées est attribuable à l'oxydation de l'arsénopyrite que l'on retrouve, parfois, dans les parois de la mine ou encore dans les résidus acheminés au parc. Le procédé de traitement généralement utilisé consiste en l'ajout de sulfate ferrique en amont d'un bassin de décantation. Ce procédé permet, d'une part, l'oxydation de l'arsénite en arséniate et, d'autre part, la formation de précipités d'arséniate ferrique. En 1997, ce type de traitement est utilisé aux sites miniers, Casa Berardi Principal et Est, East Malartic et à la fonderie Horne.

1.3.4 L'élimination des matières en suspension

La plupart des matières en suspension présentes dans les eaux minières sont éliminées par décantation dans les parcs. Si nécessaire, des bassins de sédimentation sont aménagés en aval des parcs pour améliorer le traitement. Au besoin, des floculants peuvent y être ajoutés.

1.3.5 Le traitement du fer colloïdal

La présence de fer colloïdal est à l'origine des eaux rouges que l'on peut observer dans certaines mines de fer. Le traitement de ces colloïdes est effectué depuis plusieurs années au site de la Compagnie Minière Québec Cartier, à Fermont. L'ajout de polymères dans une série de cuves permet la formation de flocs qui précipitent dans un bassin de sédimentation. Les boues résultant de cette sédimentation sont ensuite pompées dans le parc à résidus.

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