Ingénierie de préconcept pour l’évaluation des technologies d’enlèvement de sels dissous applicables aux eaux usées d’une mine de Niobium (LF33)

PROBLÉMATIQUE

Une mine située dans le nord du Québec opère un procédé d’extraction et de raffinage de minerai de Niobium. En combinant la multitude de rejets aqueux émis par ce procédé, près de 700 m3/h d’eaux usées sont généré. Ces eaux usées, ayant pour la plupart une forte teneur en sels dissous, l’effluent final de la mine se retrouve souvent à la limite des normes environnementales en vigueurs. Or, avec l’augmentation de la production et de la charge en sel dans l’effluent final, celui-ci a de plus en plus de mal à passer les tests de rejets et plus spécifiquement le test de bio-essais sur la Daphnée Magna. La réussite de ces tests étant sine qua non au renouvellement des Certificats d’Autorisations d’opération de la mine, une façon de réduire la concentration en sels dissous dans l’effluent final doit être mise en place pour assurer la pérennité des activités de la mine dans les prochaines années.

DÉFI TECHNOLOGIQUE

Identifier les chaînes de traitement, les plus économique possible, permettant la réduction de la concentration en sels dissous dans l’effluent final à un niveau suffisant pour atteindre 100% de conformité des effluents au test de toxicité à la Daphnée Magna. Les solutions proposées devaient tenir compte de contrainte spécifique de la mine tel que l’espace disponible restreint (installation sur un site déjà très encombré), sa situation géographique (zone isolé muni seulement d’un accès par route), le climat (climat nordique) et de temps (date butoir de mise en opération du procédé 2021).

SOLUTIONS PROPOSÉES

STS Canada a tout d’abord établi avec le client la liste et les cibles de rejet maximale des espèces dissoutes les plus souvent responsables de l’échec du test de toxicité. Par la suite, l’analyse des différents courants aqueux de l’usine a été effectuer afin d’identifier le ou les courants les plus payant à traiter en termes de débit et charge des espèces problématiques. Une fois le débit et la charge à traiter identifiés, l’identification et l’évaluation des technologies permettant l’enlèvement des espèces ciblées a alors pu être effectué. La mine étant situé dans une zone assez isolée, STS s’est également penché sur la gestion et/ou valorisation des déchets générés par les technologies identifiées de sorte à pouvoir proposer au client plusieurs chaînes de traitement complètes.

RÉSULTATS

Suite à l’intervention d’STS Canada, les espèces et concentration maximales de sels dissous responsables des échecs du test de toxicité à la Daphnée ont pu être identifiées. Le NaCl constituait alors l’espèce principale parmi les sels impliqués. En se basant sur ce constat et l’historique d’analyse des effluents de la mine, STS a été en mesure d’identifié un courant en particulier qui se démarquait par le fait que son seul traitement permettrait d’atteindre les cibles de rejets établi tout en ne traitant que 11% du débit de l’effluent final. L’identification et l’analyse des technologies de traitement a donc été réalisé en ciblant ce courant spécifique. Une fois l’analyse des technologies de traitement effectué, cinq (5) chaines de traitement potentiels ont alors été proposées. Deux (2) de ces chaines incluaient une simple extraction des sels de l’effluent avant d’en disposer directement sur le site de la mine tandis que les trois (3) autres chaines incluaient la valorisation, sous diverses formes, des sels extrait associée ou non au principe ZLD (Zero Liquid Discharge). L’ensemble des chaines de traitement proposé combinaient différentes technologies de concentration et traitement incluant notamment l’osmose inverse, l’évaporation/cristallisation, la cryoconcentration/cristallisation ou encore le procédé chlore-alcali. Finalement, l’analyse technico-économique des chaines de traitement proposé a montré que, pour les chaines de traitement sans valorisation, le coût de traitement de l’effluent s’élevait de 0,5 à 2 $/m3 tandis que les chaines de traitement avec valorisation seraient, elles, rentable avec des TRI potentiels compris entre 2 et 24%.