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Mines

Jeudi 25 novembre – avant-midi

Centre d’excellence sur les métaux critiques et stratégiques Éléments08 : survol des projets en cours et opportunités de financement de la filière des MCS

Benoît Plante

IRME-UQAT

Serge Perreault

Éléments08

Séance sans interprétation.

En 2018, le Cégep de l’Abitibi-Témiscamingue, le Centre technologique des résidus industriels (CTRI) et l’Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT) ont uni leurs efforts pour créer le Centre d’excellence sur les métaux stratégiques Éléments08. Éléments08 vise l’exploitation responsable et durable des minéraux critiques et stratégiques (MCS) à travers l’ensemble de la filière minérale : exploration, géochimie environnementale, géométallurgie, traitement du minerai, gestion intégrée et valorisation des rejets, restauration des sites miniers et traitement des eaux. L’objectif de cette séance est de présenter Éléments08 et certains de ses projets de recherche appliqués aux MCS.

9 h 30

Éléments08 : un centre de recherche innovateur axé sur l’exploitation responsable et durable des métaux critiques et stratégiques

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Serge Perreault

Élément08

Détails de la conférence

Auteurs: Serge Perreault (Élément08) et Benoît Plante (IRME-UQAT)

Le Centre d’excellence sur les métaux stratégiques Éléments08 vise l’exploitation responsable des minéraux critiques et stratégiques (MCS). Ces substances, intimement liées aux hautes technologies, sont désormais indispensables pour répondre aux besoins des consommateurs. Elles constituent l’un des piliers de la politique gouvernementale de développement minéral. Abordant l’ensemble de la filière des MCS, Éléments08 se distingue des autres organismes qui œuvrent dans ce secteur d’activités au Québec. Pionnier dans ce domaine, le centre apporte des solutions environnementales durables à des problématiques concrètes en lien avec les métaux stratégiques grâce à une équipe de scientifiques, de professionnels et techniciens de l’Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT), du Centre technologique des résidus industriels (CTRI) et du Cégep de l’Abitibi-Témiscamingue. Sa mission touche également la formation de personnel hautement qualifié (PHQ). Lors de sa création en 2018, le gouvernement du Québec a accordé une aide de 7,5 M$ pour le démarrage de ce nouveau regroupement.

Les objectifs scientifiques et technologiques d’Éléments08 visent à l’avancement des connaissances dans le secteur émergeant des MCS, au transfert et à l’adaptation des connaissances acquises dans la gestion des rejets miniers provenant de mines de métaux usuels et précieux et de la protection de l’environnement à celles des mines de métaux stratégiques, ainsi qu’à la formation de personnel hautement qualifié. Les axes de recherche sont structurés selon 3 pôles : la géométallurgie, l’hydrométallurgie et la gestion responsable des rejets miniers.

Éléments08, c’est une expertise reconnue dans le domaine de la recherche et dans le développement de compétences et de connaissances.

Rappelons que l’Abitibi-Témiscamingue est l’une des seules régions du Québec qui offre une formation intégrant les niveaux professionnel, collégial et universitaire. Cette formation est directement orientée sur les besoins de l’industrie minérale du Québec et de la société. L’expertise combinée des chercheurs œuvrant pour les différents établissements est reconnue à l’échelle internationale, faisant de la région un acteur incontournable du développement du secteur minier au Québec.

9 h 50

Géologie appliquée aux minéraux critiques et stratégiques

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Auteurs: Marc Legault (UQAT), Ludivine Da Rosa, Flore Parisot (Université de Lorraine) et Robin Potvin (Cégep de l’Abitibi-Témiscamingue)

Les travaux de recherche présentés ici sont réalisés en collaboration avec le ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles du Québec à la suite d’ententes pour la formation de personnel hautement qualifié, soit des étudiants de maîtrise et des stagiaires français de niveau Master. Ils sont également subventionnés par Éléments08 et s’intègrent surtout dans l’axe de recherche sur la géologie et la géométallurgie. Les travaux ont commencé à l’été 2021 et se concentrent sur deux projets distincts, soit les carbonatites à éléments de terres rares (ETR) de l’Outaouais et les pegmatites à lithium du secteur du lac Simard au Témiscamingue.

La présence de dykes de carbonatites et des fénites associées est connue en Outaouais depuis les années 60, mais les études portant sur ces lithologies touchaient surtout sur leur minéralogie. Ces roches sont associées à au moins trois couloirs distincts d’orientation NNE-SSW et se sont mises en place vers la fin de l’Orogenèse grenvillienne. Bien que la source de ces dykes ne soit pas identifiée, les dykes de carbonatite et les fénites montrent un enrichissement marqué en ETR et l’échantillonnage de cet été permet de cibler les secteurs les plus intéressants. Le secteur au nord du lac Simard est prospecté pour le béryl, le spodumène et les minéraux radioactifs depuis les années 50. Les nombreux indices identifiés dans le secteur sont pour la plupart associés à des pegmatites. Ces pegmatites peuvent être classifiées en type LCT (Li-Cs-Ta), en type NYF (Nb-Y-F) ainsi qu’en type mixte qui montre des caractéristiques des deux types précédents. Les pegmatites LCT présentent le meilleur potentiel pour la découverte d’un gisement, car les deux autres types se caractérisent par des minéralisations sporadiques de faible envergure. L’échantillonnage de cet été permettra d’évaluer la source des pegmatites minéralisées et de cibler les secteurs de plus fort potentiel pour les pegmatites de type LCT. De plus une étude de maîtrise débutera en janvier 2022 sur le Batholite de La Motte en Abitibi et ciblera les secteurs à haut potentiel pour les minéralisations de lithium et de tantale autour de cette intrusion fertile qui est notamment l’hôte du gisement d’Authier.

10 h 10

Présentation de la Chaire institutionnelle en géochimie environnementale des ressources minérales critiques et stratégiques de l’UQAT

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Benoît Plante

IRME-UQAT

Détails de la conférence

À l’automne 2020, l’Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue a inauguré la Chaire institutionnelle en géochimie environnementale des ressources minérales critiques et stratégiques dont le titulaire est le professeur Benoît Plante. Parmi les objectifs scientifiques et institutionnels de la chaire, mentionnons : 1) prévenir et atténuer les impacts sur l’environnement en amont du processus de développement minéral, 2) intensifier l’acquisition de connaissances en géochimie des mines de métaux stratégiques, identifier les applications possibles et favoriser le transfert technologique vers les entreprises œuvrant dans ce secteur, 3) former du personnel hautement qualifié (PHQ) apte à appliquer et à transférer les nouvelles connaissances dans le milieu, et 4) améliorer les capacités des entreprises minières québécoises dans le domaine du développement durable en proposant des techniques de gestion et de valorisation responsables des rejets ainsi que des méthodes de restauration adaptées.

Les travaux de la chaire se déploient suivant trois axes de recherche. Le premier axe vise essentiellement à établir la base de connaissances sur laquelle s’appuieront les axes de recherche 2 et 3. Il touche la caractérisation fine des sources primaires et secondaires de ressources minérales critiques et stratégiques, en amont du processus de développement minéral.L’objectif principal de cet axe de recherche est d’identifier les risques environnementaux éventuels liés aux rejets miniers issus de l’exploitation des MCS, de déterminer leur potentiel de valorisation comme matériau de construction et de proposer des scénarios performants de restauration.

Le deuxième axe est dédié à la prédiction de la qualité de l’eau des rejets miniers générés par les exploitations de ce type de ressources. Il vise à évaluer le potentiel de génération de contaminants et les risques pour l’environnement.

Le troisième axe s’intéresse à l’intégration des données géoenvironnementales issues des deux premiers axes pour la valorisation des rejets comme matériaux de construction lors de la restauration des aires d’entreposage et aux méthodes de restauration proprement dites de ces aires d’accumulation. L’intégration des données en amont du processus du développement minéral permettra sans contredit d’éviter de reproduire certaines erreurs du passé et de favoriser l’acceptabilité sociale des projets miniers dans le secteur des MCS.

Cette présentation fera état de résultats des travaux réalisés dans le cadre de la chaire dans des projets de recherche en partenariat avec différents acteurs de l’écosystème minier.

10 h 30

Projets de recherche en métallurgie extractive appliquée aux métaux et minéraux critiques et stratégiques (MCS)

Conférenciers

Détails de la conférence

La transition vers une économie à faible empreinte carbone, traduite par des stratégies comme la Politique de mobilité durable 2030 du Gouvernement du Québec, entraînera une augmentation de la consommation de plusieurs minéraux et éléments. Pour plusieurs de ceux-ci, une séquence complexe impliquant de nombreuses étapes de traitement de minerais ainsi que des procédés hydrométallurgiques et pyrométallurgiques est requise afin d’obtenir un métal ou un matériau purifié et valorisable.

L’établissement de procédés fiables, rentables et responsables ainsi que l’évaluation des coûts et des impacts liés à ces opérations constituent une partie importante du travail qui doit être réalisé en amont du lancement de toute nouvelle filière minérale. Afin d’ouvrir le dialogue sur ces sujets, cette présentation décrira sommairement certains projets de recherche menés sur les MCS, incluant les éléments de terres rares (ETR) et le graphite. Pour que l’extraction des ETR soit économique, une étape d’enrichissement est généralement nécessaire afin de produire un concentré à haute teneur avant l’étape d’hydrométallurgie. Le procédé de flottation utilisé pour la production de ce concentré est complexifié par la finesse des minéralisations, l’existence de plusieurs phases porteuses et les propriétés similaires des minéraux de gangue. Plusieurs méthodes sont proposées pour surmonter ces obstacles, incluant l’utilisation de hautes puissances électriques pulsées pour augmenter le degré de libération et de collecteurs plus sélectifs.

Pour être utilisé dans les batteries Li-ion, le graphite requiert plusieurs étapes de purification pour atteindre une pureté supérieure à 99,5 %. Des procédés hydrométallurgiques faisant appel à des bases et des acides forts sont généralement requis à cette fin. Un projet de recherche touche au recyclage de ces réactifs.

Enfin, nous discuterons de la possibilité de récupérer sélectivement plusieurs MCS moins connus typiquement trouvés dans certains concentrés sulfurés, notamment ceux de cuivre et de zinc.

La voie hydrométallurgique apparaît donc comme une façon novatrice et plus durable pour le Québec d’entrer dans les nouvelles filières des MCS, tout en favorisant une meilleure circularité des ressources en métaux.

10 h 50

Récupération des minéraux critiques et stratégiques à partir des rejets miniers par voie hydrométallurgique

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Lucie Coudert

IRME-UQAT

Détails de la conférence

Auteurs: Lucie Coudert, Samuel Teillaud, Marie Guittonny, Carmen Mihaela Neculita (IRME-UQAT), Marie-Odile Simonnot, Baptiste Laubie, Jean-Louis Morel (Université de Lorraine) et Nicolas Reynier (RNCan)

Les besoins croissants de nos sociétés en production et stockage d’énergies vertes nécessitent un approvisionnement stable en minéraux critiques et stratégiques (MCS) tels que le cobalt (Co), le nickel (Ni) et les éléments de terres rares (ETR). De nombreux pays, dont la France et le Québec, évaluent actuellement les possibilités de sécuriser et de diversifier leur approvisionnement en MCS, notamment par l’extraction à partir de sources secondaires. En raison des volumes importants générés et des teneurs résiduelles en MCS non négligeables, les résidus miniers représentent une source secondaire potentielle. Des procédés de récupération des MCS existent, mais plus de recherches sont nécessaires pour améliorer leur faisabilité technologique et optimiser les coûts. Dans le cas des résidus miniers contenant des teneurs faibles en MCS, des procédés (bio)hydrométallurgiques pourraient être utilisés pour favoriser la mise en solution des éléments d’intérêt sous l’action de produits chimiques (lixiviation chimique) ou de bactéries (biolixiviation). Des étapes de préconcentration peuvent être requises pour les procédés de lixiviation chimique afin de concentrer les éléments d’intérêt et de réduire les frais d’exploitation. Cette préconcentration peut être réalisée à l’aide de procédés de séparation minéralurgique (filière métallurgique) ou grâce à des plantes ayant la capacité d’extraire les MCS à partir des résidus miniers et de les concentrer dans leurs parties aériennes (filière agromine). Des collaborations de recherche ont été récemment développées entre des chercheurs de l’Institut de recherche en mines et environnement (IRME) de l’Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT) et du Labex Ressources 21 de l’Université de Lorraine en vue de développer des procédés permettant d’extraire le Co et le Ni des rejets miniers, tout en diminuant leur charge potentielle en contaminants. D’autres travaux ont été réalisés en collaboration avec des chercheurs de CANMET afin d’évaluer le potentiel d’extraire les ETR présents dans des rejets des mines d’uranium par biolixiviation suivie d’une récupération sélective par échange ionique. Les sites miniers identifiés constituent des cas d’études uniques pour : 1) la récupération des MCS présents dans des résidus miniers, 2) la démonstration des avantages et des limites du point de vue économique et environnemental du retraitement de ces résidus, et 3) une meilleure compréhension de l’impact de la végétation sur la stabilité des contaminants problématiques présents dans ces résidus. L’identification des avantages et des limites du retraitement des résidus miniers pourrait nous mener à changer notre vision des parcs à résidus abandonnés ou inactifs en les considérant non pas comme un « passif environnemental », mais plutôt comme une « source secondaire ».

11 h 10

PSEM-MCS : un nouveau programme gouvernemental pour soutenir l’exploration des minéraux critiques et stratégiques au Québec

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Détails de la conférence

Cette présentation a pour objectif d’informer les participants sur le nouveau programme de soutien d’exploration minière pour les minéraux critiques et stratégiques (PSEM-MCS), l’un des volets du Plan québécois pour la valorisation des minéraux critiques et stratégiques (PQVMCS). L’objectif de ce programme est de contribuer à l’avancement de projets de développement minéral de MCS en investissant dans l’évaluation de la qualité de minerais potentiels, tant pour estimer les substances primaires d’un gîte que pour mettre en valeur les substances secondaires.

Cette présentation clarifiera notamment les objectifs du programme, son fonctionnement, l’admissibilité des demandeurs et des projets, les périodes d’appels de propositions ainsi que l’évaluation des demandes.