Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2005. / Titre de l'écran-titre (visionné le 18 octobre 2005). Bibliogr.

La région de Schefferville est située dans la fosse de Labrador, importante ceinture géologique traversant le Québec et le Labrador où la majeure partie de la production canadienne de fer est extraite. L'extraction de minerais de fer dans cette contrée est à l'origine de grands dépôts de résidus miniers (mort-terrain et stériles miniers). Étant donné leurs caractéristiques physico-chimiques peu propices à la croissance végétale et les conditions climatiques rigoureuses, la colonisation naturelle de ces dépôts de matériaux miniers par des espèces végétales est grandement limitée. Tenant compte des fonctions écologiques des associations symbiotiques bénéfiques entre les plantes et les champignons du sol dans les écosystèmes naturels, ainsi que de l'utilité d'amendements organiques tels que le biochar, la tourbe de sphaigne et le compost dans l'amélioration des propriétés physico-chimiques des substrats appauvris et déstructurés, on a émis l'hypothèse que l'inoculation de semis d'espèces végétales indigènes à la région de Schefferville avec des isolats fongiques indigènes seule ou en combinaison avec des amendements organiques devrait permettre l'établissement d'une communauté végétale sur ces matériaux. À cet effet, dans ce projet de thèse, on a réalisé en serre quatre expériences avec des espèces végétales indigènes à la région de Schefferville en présence d'isolats fongiques isolés à partir de leur rhizosphère et de différents amendements organiques. La première expérience consistait à évaluer la capacité de bouturage des tiges du Salix planifolia plantées horizontalement et verticalement sur des stériles miniers, du mort-terrain et de la tourbe de sphaigne. Nous avons obtenu une production précoce de pousses, un taux de survie et une production de biomasse plus élevés des boutures dans le mort-terrain par rapport aux stériles miniers. Ces résultats ont aussi révélé que les boutures horizontales ont un taux de survie plus élevé et produisent rapidement plus de pousses que les boutures verticales. De ce fait, des boutures horizontales ont été trempées et inoculées avec des inocula de Rhizoscyphus ericae #22 et Meliniomyces sp et de Phialocephala fortinii dans des stériles miniers stérilisés et non stérilisés au cours de la deuxième expérience. Les résultats ont révélé une réponse mitigée des boutures aux souches fongiques inoculées. La souche P. fortinii a eu un effet neutre sur le taux survie des boutures, la production de pousses, et la production de biomasse. En revanche, les souches Rhizoscyphus ericae #22 et Meliniomyces sp ont démontré un certain effet, bien que peu prononcé, sur la performance des boutures. Dans la 3ème expérience, nous avons testé les impacts de 4 niveaux de tourbe et de biochar, seul ou en combinaison sur la croissance et l'établissement des semis du Betula glandulosa et de l'Alnus crispa sur du mort-terrain. Les résultats n'ont révélé aucun effet positif du biochar ou de la tourbe sur la croissance des semis. La synergie positive tant attendue entre le biochar et la tourbe n'a donc pas été détectée. Dans la 4ème expérience, nous avons exploré les effets combinés du compost issu de déchets domestiques et de deux consortia microbiens fongiques en présence des semis du B. glandulosa et de l'A. crispa dans les stériles miniers. Comme attendu, la combinaison des deux sources d'amendements n'a pas stimulé la croissance des semis par rapport à une application individuelle. Cependant, un effet contrasté du compost a été détecté, avec un effet positif sur la croissance des semis du B. glandulosa et un effet neutre sur la croissance des semis de l'A. crispa. Le consortium de champignons indigènes a eu un effet neutre sur la croissance des deux espèces végétales. En revanche, chez l'A. crispa, l'introduction d'une souche exotique (Laccaria bicolor) a réduit la croissance des semis. En conclusion, les divers résultats obtenus au cours de ce projet de thèse n'ont pas permis de confirmer l'effet bénéfique des traitements d'inoculation de différentes souches fongiques et d'ajout d'amendements organiques. Toutefois, ils ont permis de démontrer que les espèces arbustives utilisées peuvent croître sur le mort-terrain, substrat qui pourrait être utilisé dans des projets de restauration subséquents. / The Schefferville region is in the Labrador Trough, an important geological belt crossing Quebec and Labrador where most of the Canadian iron production is extracted. The extraction of iron ores in this region has resulted in large deposits of mine tailings (overburden and waste rock). Due to their poor physico-chemical characteristics for plant growth and the harsh climatic conditions, the natural colonization of these mining materials deposits by plant species is greatly limited. Considering the ecological functions of beneficial symbiotic associations between plants and soil fungi in natural ecosystems, as well as the usefulness of organic amendments such as biochar, peat moss and compost in improving the physico-chemical properties of depleted and destructured substrates, it was hypothesized that inoculation of seedlings of plant species native to the Schefferville area with native fungal isolates alone or in combination with organic amendments would allow the establishment of a plant community on these materials. To this end, in this thesis project, four experiments were conducted in the greenhouse with plant species native to the Schefferville region in the presence of fungal isolates isolated from their rhizosphere, and different organic amendments. The first experiment consisted in evaluating the growth capacity of Salix planifolia stem cuttings planted horizontally and vertically on waste rock, overburden, and peat moss. We obtained higher early shoot production, survival rate and biomass production of cuttings in overburden compared to waste rock. These results also indicated that horizontal cuttings had higher survival rates and quickly produced more shoots than vertical cuttings. Therefore, horizontal cuttings were dipped and inoculated with Rhizoscyphus ericae #22 and Meliniomyces sp and Phialocephala fortinii inocula in sterilized and unsterilized waste rock in the second experiment. Results suggested a limited response of cuttings to the inoculated fungal strains. The P. fortinii strain had a neutral effect on cutting survival rate, shoot production, and biomass production. In contrast, Rhizoscyphus ericae #22 and Meliniomyces sp showed some effect, although not very pronounced, on the performance of cuttings. In the 3rd experiment, we tested the impacts of 4 levels of peat moss and biochar, alone or in combination on the growth and establishment of Betula glandulosa and Alnus crispa seedlings on overburden. Results showed no positive effect of biochar or peat moss on seedling growth. The much-expected positive synergy between biochar and peat was not detected. In the 4th experiment, we explored the combined effects of compost and two fungal microbial consortia in the presence of B. glandulosa and A. crispa seedlings in waste rock. As expected, the combination of the two amendment sources did not stimulate seedling growth compared to an individual application. However, a contrasting effect of compost was detected, with a positive effect on B. glandulosa seedling growth and a neutral effect on A. crispa seedling growth. The native fungi consortium had a neutral effect on the growth of both plant species. In contrast, for A. crispa, the introduction of an exotic strain (Laccaria bicolor) reduced seedling growth. In conclusion, the various results obtained during this thesis project did not confirm the beneficial effect of inoculation treatments with different fungal strains and addition of organic amendments. However, they did demonstrate that the shrub species used can grow on the overburden, a substrate that could be used in subsequent restoration projects.

Thèses (M.Sc.A.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2004. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Le drainage minier acide constitue un problème d'une importance majeure pour l'industrie minière. Au Canada, les exploitations minières sont maintenant tenues depuis quelques temps de restaurer et de réhabiliter les aires d'accumulation de résidus miniers et de stériles après cessation des activités. Actuellement, il existe très peu de solutions éprouvées en vue de prévenir et / ou de contrôler le drainage minier acide dans une halde à stériles. Cependant, il existe quelques méthodes prometteuses d’empilement des stériles avec des matériaux fins telles que la co-disposition, l’entremêlement par couches et l’encapsulation (couvertures supérieure et inférieure). Ces méthodes sont basées sur l’utilisation de matériaux fins disposés en couche jouant le rôle de barrières capillaires qui doivent demeurer saturées même en période de sécheresse, de manière à diminuer la diffusion de l'oxygène et ralentir le mouvement de convection thermique de l'air. Ces couches peuvent être constituées de résidus miniers, disponibles en grande quantité sur place. Ces résidus eux-mêmes générateurs d'acidité, pourraient être neutralisés par des résidus industriels fins et basiques tels que les poussières de four de cimenterie et des boues rouges d'aluminerie. Cette problématique générale a fait l’objet de nos travaux. Afin de vérifier l'efficacité de la technique de mélange proposée, des essais en conditions statiques (batch) et en conditions dynamiques (colonnes) ont été poursuivis en laboratoire. Les résultats obtenus en batch avec des résidus se voulant représentatifs ont mis en évidence le pourcentage minimum (10% en poids) requis en ajout alcalin pour obtenir une neutralisation efficace. Ils ont aussi permis de documenter les interactions chimiques entre les différents matériaux. Les essais en colonnes ont permis d’observer le comportement hydrogéochimique engendré par les différentes dispositions de matériaux fins et de stériles. Ainsi, une couche de matériaux fins disposée sous des stériles offrira une meilleure neutralisation à court terme, tandis qu’une couche disposée au-dessus offrira une meilleure neutralisation à long terme. La co-disposition des matériaux ne permet quant à elle qu’une neutralisation limitée dans le temps. Enfin, une extraction séquentielle a permis de s’assurer de la bonne fixation des métaux. / Acid mine drainage (AMD) is the most serious environmental problem facing the mining industry. AMD is formed when sulfide minerals in waste rock or tailings are oxidized in the presence of water and oxygen to form highly acidic, sulfate and metals-rich drainage. Some methods exist to reduce the formation of AMD in a waste rock pile: layered co-mingling, cover, liner and co-disposal of waste rock with fine materials to limit oxygen fluxes. These methods are based on the use of mine tailings. The aims are to limit the transfer of oxygen and water in a waste rock pile during its construction and reduce thermal gas convection. However, mine tailings can themselves generate AMD and need to be neutralized by the addition of alkaline material. The purpose of this study is to evaluate the capacity of alkaline industrial wastes to neutralize tailings. Alkaline industrial wastes which were selected are cement kiln dust (CKD) and red mud bauxite (RMB). These alkaline materials are used to keep neutral conditions even if water saturation is disrupted. A series of batch leaching tests and column leaching tests were conducted in order to investigate the long-term neutralization potential of alkaline materials and the quality of the drainage water. The batch leaching tests have indicated the minimum percentage (10%) of alkaline material required to keep neutral pH conditions, and to discern whether mineral solubility controls exist for particular elements. Column leaching tests have shown the hydrogeochemical behaviour of different dispositions of materials. When the fine-grained layer overlays reactive waste rock, a delay was observed before obtaining near neutral pH. In the cases where the fine-grained layer is below or mixed with the waste rock, the near neutral pH values are directly reached. The co-disposition offers short-term neutralisation only. Finally, a sequential extraction method was used to determine the degree of fixation of metals.

L’exploitation minière entraine le retrait de la couche de sol vivant ainsi que l’élimination des propagules végétales et des symbiotes bénéfiques à la survie et à la croissance des plantes. Dans les écosystèmes nordiques comme la toundra subarctique, les activités minières génèrent une telle pression sur l’environnement qu’il est nécessaire de prendre des mesures pour promouvoir la restauration écologique des sites dégradés. Notre hypothèse de recherche est que l’utilisation de symbiotes racinaires peut améliorer l’établissement et la survie de communautés végétales sur des sites sévèrement perturbés. Des racines saines ont été collectées chez six espèces de plantes du site de la mine de fer de Schefferville dans le Nord-du-Québec. Les champignons associés à ces racines ont été isolés et identifiés à l’aide d’outils moléculaires en analysant les espaceurs internes transcrits (ITS) de l’ADN ribosomique. Au total, 376 champignons cultivables ont été isolés et associés à 106 unités taxonomiques opérationnelles (OTU). Ces communautés cultivables montrent des différences selon les types d’habitat et de plante-hôte. Neuf des champignons les plus fréquemment isolés ont été utilisés pour un test in vitro en milieu liquide (GYME) amendé avec du mort terrain, des stériles ou du fer pur. La mesure de la production d’ergostérol et de la sécrétion d’acides organiques ont permis de quantifier la croissance et la réaction des champignons aux amendements. Le champignon éricoïde Rhizoscyphus ericae a présenté la meilleure croissance en présence de résidus miniers. L’endophyte septé noir Phialocephala fortinii occupait le deuxième rang en ce qui a trait à la croissance, mais il a produit la plus grande quantité d’acide organique. Cadophora finlandica et Meliniomyces bicolor ont également montré une bonne tolérance aux amendements. En conclusion, les champignons cultivables ne répondent pas tous de la même manière aux stress abiotiques imposés. Nous avons sélectionné les champignons candidats qui conviendraient le mieux au cas particulier de la restauration du site minier de Schefferville. / Mining activities involve the removal of healthy living soil, plant propagule and symbionts, beneficial to plant is necessary to take steps to promote the ecological restoration of degraded sites. Our research hypothesis is that the use of root symbionts can enhance the establishment and survival of plant communities on on drastically disturbed sites. Healthy roots were collected from six plant species at the Schefferville iron mine site in northern Quebec. Fungi were isolated from root tips and pure isolates were identified based on ribosomal DNA internal transcribed spacer (ITS) analysis. A total of 376 cultivable fungi were isolated and identified to 106 operational taxonomic units (OTU). These cultivable communities show differences according to the types of habitat and host plant. Nine of the most frequently isolated fungi were used for an invitro test in liquid-based media (GYME) amended with overburden, waste rock or pure iron. Ergosterol andorganic acids were quantified to monitor fungal growth and reaction to amendments. Ericoid fungusRhizoscyphus ericae exhibited the best growth in the presence of mine tailings. Dark septate endophytePhialocephala fortinii ranked second in terms of growth, but it produced the highest amount of organic acids.Cadophora finlandica and Meliniomyces bicolor also showed good tolerance to amendments. In conclusion,cultivable root associated fungi did not all respond in the same way to the imposed abiotic stress. We selected the candidate fungi that would best suit the particular case of the restoration of the Schefferville mining site.

La carbonatation minérale dans les résidus miniers est un moyen sûr et permanent de séquestrer le CO2 atmosphérique. C’est un processus naturel et passif qui ne nécessite aucun traitement particulier et donc avantageux d’un point de vue économique. Bien que la quantité de CO2 qu’il soit possible de séquestrer selon ce processus est faible à l’échelle globale, dans le cadre d’un marché du carbone, les entreprises minières pourraient obtenir des crédits et ainsi revaloriser leurs résidus. À l’heure actuelle, il y a peu d’informations pour quantifier le potentiel de séquestration du CO2 de façon naturelle et passive dans les piles de résidus miniers. Il est donc nécessaire d’étudier le phénomène pour comprendre comment évolue la réaction à travers le temps et estimer la quantité de CO2 qui peut être séquestrée naturellement dans les piles de résidus. Plusieurs travaux de recherche se sont intéressés aux résidus miniers de Thetford Mines (Québec, Canada), avec une approche principalement expérimentale en laboratoire. Ces travaux ont permis d’améliorer la compréhension du processus de carbonatation, mais ils nécessitent une validation à plus grande échelle sous des conditions atmosphériques réelles. L’objectif général de cette étude est de quantifier le processus de carbonatation minérale des résidus miniers sous des conditions naturelles, afin d’estimer la quantité de CO2 pouvant être piégée par ce processus. La méthodologie utilisée repose sur la construction de deux parcelles expérimentales de résidus miniers situées dans l’enceinte de la mine Black Lake (Thetford Mines). Les résidus miniers sont principalement constitués de grains et de fibres de chrysotile et lizardite mal triés, avec de petites quantités d’antigorite, de brucite et de magnétite. Des observations spatiales et temporelles ont été effectuées dans les parcelles concernant la composition et la pression des gaz, la température des résidus, la teneur en eau volumique, la composition minérale des résidus ainsi que la chimie de l’eau des précipitations et des lixiviats provenant des parcelles. Ces travaux ont permis d’observer un appauvrissement notable du CO2 dans les gaz des parcelles (< 50 ppm) ainsi que la précipitation d’hydromagnésite dans les résidus, ce qui suggère que la carbonatation minérale naturelle et passive est un processus potentiellement important dans les résidus miniers. Après 4 ans d’observations, le taux de séquestration du CO2 dans les parcelles expérimentales a été estimé entre 3,5 et 4 kg/m3/an. Ces observations ont permis de développer un modèle conceptuel de la carbonatation minérale naturelle et passive dans les parcelles expérimentales. Dans ce modèle conceptuel, le CO2 atmosphérique (~ 400 ppm) se dissout dans l'eau hygroscopique contenue dans les parcelles, où l'altération des silicates de magnésium forme des carbonates de magnésium. La saturation en eau dans les cellules est relativement stable dans le temps et varie entre 0,4 et 0,65, ce qui est plus élevé que les valeurs de saturation optimales proposées dans la littérature, réduisant ainsi le transport de CO2 dans la zone non saturée. Les concentrations de CO2 en phase gazeuse, ainsi que des mesures de la vitesse d'écoulement du gaz dans les cellules suggèrent que la réaction est plus active près de la surface et que la diffusion du CO2 est le mécanisme de transport dominant dans les résidus. Un modèle numérique a été utilisé pour simuler ces processus couplés et valider le modèle conceptuel avec les observations de terrain. Le modèle de transport réactif multiphase et multicomposant MIN3P a été utilisé pour réaliser des simulations en 1D qui comprennent l'infiltration d'eau à travers le milieu partiellement saturé, la diffusion du gaz, et le transport de masse réactif par advection et dispersion. Même si les écoulements et le contenu du lixivat simulés sont assez proches des observations de terrain, le taux de séquestration simulé est 22 fois plus faible que celui mesuré. Dans les simulations, les carbonates précipitent principalement dans la partie supérieure de la parcelle, près de la surface, alors qu’ils ont été observés dans toute la parcelle. Cette différence importante pourrait être expliquée par un apport insuffisant de CO2 dans la parcelle, qui serait le facteur limitant la carbonatation. En effet, l’advection des gaz n’a pas été considérée dans les simulations et seule la diffusion moléculaire a été simulée. En effet, la mobilité des gaz engendrée par les fluctuations de pression barométrique et l’infiltration de l’eau, ainsi que l’effet du vent doivent jouer un rôle conséquent pour alimenter les parcelles en CO2. / Mineral carbonation in ultramafic mining wastes is a safe and permanent way to sequester atmospheric CO2. This process can occur naturally and passively, and does not require special treatment, which is interesting from an economical point of view. In the context of a carbon market, mining companies could obtain carbon credits and profit financially and environmentally from their residues. However, there is currently insufficient information to accurately assess the potential for natural and passive CO2 sequestration in mining waste piles. It is therefore necessary to study the phenomenon to understand how the reaction evolves over time and estimate the amount of CO2 that can be naturally sequestered in these structures. Several research studies have focused on the ultramafic milling wastes at Thetford Mines (Quebec, Canada), and have particularly focused on laboratory experiments. The results have improved our understanding of the mineral carbonation process in milling waste, but they need to be tested at larger scales and under real atmospheric conditions. The general objective of this study is to quantify the mineral carbonation process in mining waste under natural conditions, and to estimate the amount of CO2 that can be trapped by this process. The methodology is based on the construction of two experimental cells of milling waste located at the Black Lake mine (Thetford Mines). The magnesium-rich milling wastes mainly consist of poorly sorted grains and fibers of lizardite and chrysotile, with smaller amounts of antigorite, brucite and magnetite. Spatial and temporal observations were made in the cells, including measurements of the composition and pressure of gas, soil temperature, volumetric water content, waste mineralogy as well as water chemistry of rain and of the cell leachate. The observations showed evidence of a significant depletion of CO2 gas concentrations (< 50 ppm) and precipitation of hydromagnesite in the milling waste, suggesting that natural and passive mineral carbonation is a potentially important process in milling wastes. After four years of observations, the CO2 sequestration rates in the experimental cells were estimated at between 3.5 and 4 kg/m3/year. These observations have led to the development of a conceptual model of natural and passive mineral carbonation at the cell scale. In this conceptual model, atmospheric CO2 (~ 400 ppm) dissolves in the hygroscopic water contained in the cells where the weathering of magnesium silicates forms magnesium carbonates. Water saturation in the cells was relatively stable over time and varied between 0.4 and 0.65, which is higher than optimal saturation values proposed in the literature, reducing CO2 transport in the unsaturated zone. Gas-phase CO2 concentrations along with gas flow rate measurements in the cells suggest that the reaction is most active close to the surface and that diffusion of CO2 is the dominant transport mechanism in the wastes. Although the carbonation reaction is exothermic, no evidence of thermal convection has been observed in the experimental cells. A numerical model was used to simulate the identified coupled processes and to validate the conceptual model with field observations. The numerical model MIN3P, for multiphase and multi-component reactive transport problems, was used to complete 1D simulations which included water infiltration through the partially-saturated column, gas diffusion, and advective-dispersive reactive mass transport. Although the calibrated moisture content and leachate composition were quite close to field observations, the simulated sequestration rate is 22 times lower than the measured rate. The simulation results also suggested that carbonates would precipitate mainly near the surface whereas field observations suggest that mineral carbonation had occurred throughout the vertical profile. This significant difference could be explained by an insufficient supply of CO2 in the simulated cells, which is the limiting factor for mineral carbonation, suggesting that gas advection, which was not considered in the simulations, could have been important. It is concluded that gas mobility generated by barometric pressure fluctuations and water infiltration, as well as wind effects, likely played a significant role for CO2 supply within the cells and should be considered in future simulations.

L'exploitation minière au Canada est d'une importance économique et sociale indéniable. Les industries minières produisent des résidus miniers qui peuvent contaminer les écosystèmes terrestres et aquatiques à court et à long terme. Cette étude porte sur la restauration écologique des déchets miniers aurifères dans le nord canadien, plus particulièrement dans le nord du Québec. L'objectif de ce mémoire est d'évaluer le potentiel de différents systèmes d'implantation pour la végétalisation d'un site minier dégradé en observant la survie des plantes, les paramètres physico-chimiques et les communautés microbiennes du sol quatre ans après leur implantation sur un site minier aurifère nordique. Le dispositif agroforestier a été réalisé sur un site de post extraction d'or, sur des résidus fins, en utilisant un mélange d'espèces d'arbres et d'herbacées, l'amendement de microorganismes symbiotiques et de biochar. Les résultats ont montré un effet positif de l'inoculation sur la survie des arbres, en particulier pour les espèces Alnus viridis ssp. Crispa et Picea glauca avec des taux de survie supérieurs à 90 %. D'autre part, l'analyse des séquences de champignons et de bactéries dans le sol avec la technologie Illumina Miseq a permis d'évaluer la diversité des microorganismes et leur interaction dans l'environnement. La présence des bactéries du genre Pseudomonas et des ectomycorhizes des genres Amphinema et Cadophora montre que ces microorganismes sont adaptés à ce milieu et que leur utilisation comme inoculum est pertinente. Le biochar a un effet sur les paramètres chimiques du sol, en particulier le pH, le carbone et l'azote total. Ces paramètres ont finalement affecté les communautés microbiennes du sol. Ainsi, nos résultats suggèrent que la végétalisation des sites miniers dégradés peut être améliorée par l'implantation de végétaux inoculés avec des microorganismes symbiotiques et un amendement en biochar qui sont adaptés aux conditions édapho-climatiques. / Mining in Canada is of undeniable economic and social importance. The mining industry produces tailings that may contaminate the soil and water ecosystems, causing long-term land degradation. This study focuses on the ecological restoration of gold mining wastes in the Canadian north, specifically in northern Quebec. The objective of this master thesis is to assess the potential of different implantation systems for the revegetation of a mine degraded land by assessing the survival of plants, the physicochemical parameters, and the microbial communities of the soil after four years. The field trials were established on gold post-mining sites on fine tailings, using a mixture of tree and herbaceous species, the amendment of symbiotic microorganisms, and biochar. This study has provided insight into the complexity of soil-plant-microorganism relationships. The results showed a positive effect of inoculation on the tree survival rate, especially for Alnus viridis ssp. Crispa and Picea glauca and their survival rate of over 90%. Moreover, the characterization of fungi and bacteria in the soil with the Illumina Miseq technology made it possible to assess the diversity of microorganisms and their interaction in the environment. Also, the presence of bacteria of the genus Pseudomonas and ectomycorrhizal fungi of the genera Amphinema and Cadophora suggest that these beneficial soil microorganisms are well adapted to this environment and can be used as inoculum. Biochar affects soil chemical parameters, especially pH, total carbon, and total nitrogen. These parameters ultimately affected the soil microbial communities. Thus, our results suggest that revegetation of degraded mine sites is possible with a combination of plants, amendments of biochar and, microsymbionts, adapted to edapho-climatic conditions.

Thèse de doctorat : Dynamique et environnement sédimentaires : Lille 1 : 2001. / N° d'ordre (Lille) : 3051. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 219-228.

La mine Niobec produit du ferroniobium à partir d’un gisement de carbonatites riche en pyrochlore. La gangue associée au minerai affiche une teneur moyenne de 6, 8% apatite (3, 5 % P2O5). Cette étude a pour objectif l’évaluation du potentiel économique de la valorisation de l’apatite contenue dans les résidus de lamine Niobec. Savard (1981) et Dramou (2016) ont réalisé des travaux exploratoires de l’apatite dans les résidus de Niobec. Leur recherche a démontré la difficulté d’obtenir un concentré d’apatite satisfaisant les contraintes du marché pour ce minéral en raison de la présence de minéraux carbonatés avec une forte proportion de magnésium. Dans le cadre de cette recherche, des essais en laboratoire ont été réalisés afin de caractériser les résidus et de déterminer les performances de différentes méthodes pour produire un concentré de phosphate commercialisable. Suite à la caractérisation, nous avons concentré les travaux de valorisation sur la fraction grossière des résidus qui est plus riche en apatite. Des essais de flottation ont montré que la flottation inverse à pH acide permet une séparation très sélective entre la gangue carbonatée et l’apatite. Cependant cette méthode n’a pas permis d’atteindre la composition exigée pour un concentré d’apatite. Des essais de calcination et de lixiviation ont été réalisés sur ce concentré afin de produire un concentré qui a les caractéristiques des concentrés d’apatite commerciaux. La lixiviation à pH contrôlé produit une élimination sélective de la dolomite résiduelle, la composition imposée pour la commercialisation du concentré d’apatite a ainsi été atteinte. Cette démarche expérimentale a permis de définir un procédé de concentration de l’apatite des résidus de Niobec en trois étapes : le déschlammage, la flottation inverse et la lixiviation. L’évaluation de l’économique de ce procédé a démontré que la valorisation de l’apatite dans les résidus miniers a le potentiel de générer des profits. / Niobec Mine produces ferroniobium from a pyrochlore rich carbonatite deposit. The gangue associated to the ore has an average concentration of 6. 8 % apatite (3. 5 % P2O5). The objective of the study is the evaluation of the economic potential of the valorization of the apatite in the tailings of Mine Niobec. Apatite is the main source of phosphorous for the production of fertilizers. Savard (1981) and Dramou (2016) have completed exploratory laboratory test work on the recovery of apatite from Niobec’s tailings. Their work, in agreement with the literature, demonstrated the difficulty of obtaining a sellable apatite concentrate because of the presence of carbonated minerals with a high proportion of magnesium. The study presented in this thesis includes, laboratory tests to characterize the tailings and evaluate the performances of different methods in regard of the production of a sellable phosphate concentrate. A preconcentration consisting of a size based separation is used to separate the coarser fraction of the residuals from the plant tailings of the Niobec. Indeed, the characterization study having shown that the concentration of apatite is higher in the coarser fractions. Froth flotation tests showed that reverse flotation at acid pH allows the separation of apatite from carbonated gangue with an outstanding selectivity. However, the produced concentrated did not yet meet the required composition of a sellable apatite concentrate. To rectify the composition, calcination and lixiviation tests were carried out. Lixiviation under controlled pH allowed a selective dissolution of residual dolomite from prior process of classification and flotation. This experimental approach developed in this thesis consists of three steps to produce marketable apatite concentrate, i. e. desliming, reverse flotation and lixiviation. An economic evaluation revealed that the beneficiation of the apatite from Niobec mine’s tailings has the potential to generate positive cash flow.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique et environnement sédimentaire : Lille 1 : 2001.