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Audit de l’installation de traitement

d’exhaure et de surveillance

de la mine dite « Les Malines »

Rapport final

BRGM/RP-53321-FR

septembre 2004

Audit de l’installation de traitement

d’exhaure et de surveillance

de la mine dite « Les Malines »

Rapport final

BRGM/RP-53321-FR

septembre 2004

Y. Menard, D. Morin

Audit de la station de traitement d’exhaure et de surveillance de la mine dit « Les Malines »

Mots clés : Exhaures minières, Procédés, Les Malines, Traitement d’exhaure à la chaux.

En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

Menard, Y., Morin, D. (2004) - Audit de l’installation de traitement d’exhaure et de surveillance de la mine dite « Les Malines ». BRGM/RP-53321-FR, 43 p., 7 fig., 4 tabl., 9 phot., 1 ann.

© BRGM, 2004, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

2 BRGM/RP-53321-FR – Rapport final Audit de la station de traitement d’exhaure et de surveillance de la mine dit « Les Malines »

Synthèse A la demande de GEODERIS Sud, le Service environnement et procédés innovants du BRGM a effectué une expertise de l’installation de traitement d’exhaure de la

mine des Malines (Metaleurop). Les objectifs de cette étude ont été :

- d’évaluer l’état de la station de traitement des effluents ;

- de proposer une amélioration fiable ;

- de proposer une procédure de mise en place de la solution proposée sous la forme de la définition d’un cahier des charges ;

- de définir les mesures à mettre en place en cas de reprise de l’installation par un nouvel opérateur (défaillance de Metaleurop).

Le cahier des charges de la demande de prestation de GEODERIS correspondante a pour référence : GEODERIS CC-4-LRO- 4100-AD.

Site des Malines, Cévennes.

L’audit réalisé sur le site dit « des Malines » le 8 juin 2004 a mis en évidence un mauvais état général de l’unité de traitement, tant du point de vue des équipements que des dispositifs d’alarme et de télésurveillance, auquel s’ajoute une sous capacité manifeste du fait de l’évolution du débit d’exhaure (15 m3/h de débit nominal pour 27 m3/h actuellement). Initialement prévue pour devoir fonctionner pendant quelques années, la station a été installée dans la galerie Espérance. Les récents événements BRGM/RP-53321-FR – Rapport final 3 Audit de la station de traitement d’exhaure et de surveillance de la mine dit « Les Malines »

(augmentation des débits et des concentrations en métaux) obligent à envisager une solution durable. L’exiguïté de la galerie ne permet pas de travailler dans de bonnes conditions. La forte humidité de l’air complique l’étape de préparation du lait de chaux et accélère le vieillissement de l’ensemble des équipements. Des investissements doivent être réalisés pour rendre sa robustesse à l’unité de traitement et garantir des conditions de travail sécurisées. En cas de défaillance de Metaleurop, un cahier des charges d’un appel d’offre détaillant la liste des tâches que devrait assurer un nouvel opérateur est fourni en partie 6.

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1. Introduction

1.1. OBJET ET CONTEXTE

1.2. CARTE D’IDENTITÉ DU SITE ÉTABLIE LORS DE LA VISITE DU 8 JUIN 2004....10

2. État des lieux de l’installation de traitement

2.1. DESCRIPTION GÉNÉRALE

2.2. DONNÉES DE FONCTIONNEMENT

2.2.1. Débits d’exhaure et concentrations en métaux

2.2.2. Consommation de chaux

2.3. ÉQUIPEMENTS DE TRAITEMENT

2.3.1. Alimentation en exhaure à traiter

2.3.2. Cuve d’aération de l’exhaure

2.3.3. Cuve de préparation du lait de chaux

2.3.4. Mélangeur statique

2.3.5. Bassin de décantation

2.4. ÉQUIPEMENT DE CONTRÔLE/COMMANDE ET D’ALERTE

2.4.1. Contrôle de niveau d’eau dans la galerie

2.4.2. Contrôle de fonctionnement de l’installation de traitement

2.4.3. Contrôle du pH

2.5. COÛTS D’EXPLOITATION DE LA STATION DE TRAITEMENT DES EAUX........17

2.6. CONCLUSION SUR L’ÉTAT ACTUEL DE LA STATION DE TRAITEMENT....18

3. Dispositif de surveillance de la digue et procédures d’alarme

4. Évolutions techniques à apporter à la station de traitement

–  –  –

5. Proposition de remplacement

5.1. IMPLANTATION GÉOGRAPHIQUE DE LA NOUVELLE STATION DE

TRAITEMENT

5.2. DESCRIPTION DES ÉQUIPEMENTS

5.3. SYSTÈMES DE CONTRÔLE/COMMANDE ET D’ALERTES

5.4. ÉQUIPEMENTS ET FOURNISSEURS POTENTIELS

5.5. COÛTS D’INVESTISSEMENTS DE L’INSTALLATION

5.6. CONCLUSION

6. Mesures à prendre en cas de reprise de la gestion du site des Malines par un nouvel opérateur

7. Conclusion

–  –  –

Liste des figures Fig. 1 - Évolution des volumes d’exhaure traités depuis la mise en service de l’installation





Fig. 2 - Évolution du pH et des concentrations en Fe et en Zn des eaux après traitement.........12 Fig. 3 - Évolution de la quantité de chaux consommée, kg/m3 d’exhaure traitée

Fig. 4 - Diagramme Eh-pH à 15 °C du Fe en présence de Zn pour des concentrations respectives de 80 mg/L et 60 mg/L (le système ne prend pas en compte les oxydes)

Fig. 5 - Diagramme Eh-pH à 15 °C du Zn en présence de Fe pour des concentrations respectives de 60 mg/L et 80 mg/L (le système ne prend pas en compte les oxydes)

Fig. 6 - Mesure du débit de drainage de la digue (seuil jaugeur et détecteur ultrasons)............19 Fig. 7 - Évolution des teneurs en fer et en zinc (prévisions MICA-Environnement).

Liste des tableaux

Tabl. 1 - Coûts totaux de gestion du site des Malines (données fournies par Metaleurop)........17 Tabl. 2 - Liste d’équipements et de fournisseurs.

Tabl. 3 - Estimation des coûts d’investissements.

Tabl. 4 - Chronogramme de construction prévisionnel.

Liste des photos

Phot. 1 - Entrée de la galerie Espérance.

Phot. 2 - Cuve de préparation du lait de chaux et cuve d’aération

Phot. 3 - Cuve d’aération et mélangeur statique.

Phot. 4 - Mélangeur statique

Phot. 5 - Trémie de chargement des sacs de chaux.

Phot. 6 - Emplacement potentiel pour la nouvelle station

Phot. 7 - Bassin de décantation.

Phot. 8 - Déversoir avant rejet dans le milieu naturel.

Phot. 9 - Digue de rétention des rejets de laverie

–  –  –

1.1. OBJET ET CONTEXTE L e district minier des Malines (Gard, 30) est situé au sud-est du Massif central, à 45 km au nord-ouest de Montpellier à proximité du village de Saint-Laurent-leMinier. On y accède à partir de la ville de Ganges par la route départementale 25. Il est essentiellement formé d’amas plombo-zincifères nés du recouvrement des formations paléozoïques du socle varisque par les formations mésozoïques des Causses. Le site des Malines se caractérise par un système karstique c’est-à-dire une région de calcaires et de dolomites ayant une topographie souterraine particulière due à la dissolution de certaines parties du sous-sol et au cheminement des eaux dans les galeries naturelles ainsi formées.

La mine a connu plusieurs phases d’exploitation à partir de la fin du 19e siècle, avec une reprise après la seconde guerre mondiale. Metaleurop a exploité ce gisement jusqu’à son arrêt définitif en décembre 1991.

Résultant de l’ennoyage de la mine, la localisation de l’émergence d’eaux fortement minéralisées n’était pas prévisible compte tenu de la proximité de la cote d’émergence et de celle du niveau hydrostatique, du moins en période d’étiage. Le débordement anticipé de la galerie pour maintenir le niveau d’eau à la cote 330 m mine, pour une cote de débordement de 334 m mine, a été provoqué par pompage pour maîtriser l’émergence d’exhaures à traiter. Le pompage a débuté le 20 mars 1997. Après un mois de pompage, les eaux sont apparues rouges et minéralisées en zinc à près de 65 mg/L pour un débit d’environ 10 m3/h.

L’unité de traitement présente sur le site traite en continu l’exhaure émergeant à la galerie Espérance. Sa mise en place date de 1998. Elle vise à réduire la dissémination des métaux dans l’environnement. Les concentrations limites supérieures en métaux de l’eau traitée sont fixées par l’article 2.3 de l’arrêté préfectoral du 26 décembre 1995.

Ce dernier impose les normes suivantes :

- Teau 30 °C ;

- 5,5 ≤ pH ≤ 8,5 ;

- absence de coloration provoquée dans le milieu récepteur ;

- conductivité ≤ 2 500 µS/cm ;

- MES ≤ 30 mg/L ;

- DBO5 ≤ 40 mg/L ;

- DCO ≤ 90 mg/L ;

- [Fe]total ≤ 0,3 mg/L ;

- [Pb] ≤ 0,1 mg/L ;

- [Zn] ≤ 5 mg/L.

–  –  –

L’avenant du 12 avril 2000 modifie l’arrêté préfectoral précédent. Il fixe la concentration limite supérieure en fer total à 1 mg/L.

1.2. CARTE D’IDENTITE DU SITE ÉTABLIE LORS DE LA VISITE DU 8 JUIN 2004 Propriétaire : Metaleurop.

Localisation : Saint-Laurent-le-Minier, Gard (30), Cévennes à 10 km à l’ouest de Ganges.

Personnes rencontrées :

- M. Derouet – Directeur Environnement Metaleurop ;

- M. Viard – Ingénieur Mica Environnement ;

- M. Atanassaras – Opérateur Metaleurop.

–  –  –

2. État des lieux de l’installation de traitement

2.1. DESCRIPTION GÉNÉRALE L’exhaure traité provient de la galerie Espérance. L’eau est pompée directement dans la galerie. Le traitement appliqué est un traitement à la chaux avec aération préalable.

Après floculation, la pulpe est dirigée vers un bassin de décantation. Le bassin se déverse par trop plein dans les canaux qui bordent la digue avant de rejoindre la Vis,

affluent de l’Hérault. Avant traitement, l’eau possède les caractéristiques suivantes :

pH = 6,9, [Fe] = 80 mg/L, [Zn] = 60 mg/L, débit variable compris entre 15 et 30 m3/h.

Après traitement, le pH est proche de 8,5 et les concentrations sont abattues à des valeurs comprises entre 1 et 4 mg/L avec une efficacité de traitement toujours plus importante pour le fer que pour le zinc.

Afin de garantir la discrétion de l’installation vis-à-vis du public, de limiter les coûts de construction d’un bâtiment dédié au traitement et en raison d’une durée de traitement initialement prévue pour seulement quelques années, celle-ci a été implantée à l’intérieur de la galerie Espérance. On y accède par une piste en très mauvais état, fréquemment détériorée par un ravinement important, et encombrée par les éboulis. La livraison des sacs de chaux en est souvent rendue délicate voire parfois impossible.

2.2. DONNÉES DE FONCTIONNEMENT 2.2.1. Débits d’exhaure et concentrations en métaux L’eau émergeant à la galerie Espérance est pompée afin de maintenir le niveau sous la cote 330 m mine. Avant novembre 2003, le débit maximum avoisinait 20 m3/h et le débit moyen 6 m3/h. Les débits d’étiage et de hautes eaux étaient respectivement proches de 2 à 5 m3/h et 15 m3/h.

Depuis novembre 2003, le débit de l’exhaure ainsi que les concentrations en métaux ont augmenté et présentent un comportement erratique. En juin 2004, le débit à traiter était égal à 27 m3/h et les concentrations en fer et en zinc respectivement proches de 80 mg/L et 60 mg/L. La figure 1 fait une synthèse des volumes d’exhaure traités depuis la mise en service de l’installation de traitement en janvier 1998 jusqu’à décembre

2003. On y observe un cycle saisonnier peu marqué avec des quantités d’eau à traiter les plus importantes au printemps et une période de basses eaux à la sortie de l’été.

Le traitement appliqué (aération + neutralisation par ajout de lait de chaux) s’avère efficace et permet d’abattre les concentrations en métaux sous les limites réglementaires (5 mg/L), comme le montre la figure 2.

–  –  –

400000 12000

–  –  –

10 3.5

–  –  –

2.5 6 2 1.5 4 1 2 0.5 0 0 01/01/2003 20/02/2003 11/04/2003 31/05/2003 20/07/2003 08/09/2003 28/10/2003 17/12/2003

–  –  –

2.2.2. Consommation de chaux Sur la base d’essais de caractérisation réalisés par le cabinet SRK (société d’ingénierie basée dans la région), complétés par le laboratoire de Metaleurop de la mine de SaintSalvy, il a été décidé d’appliquer, dès janvier 1998, un traitement consommant 0,78 – 0,80 kg/m3 de chaux (fig. 3).

Consommation de chaux kg/m3 0.9 0.8 0.7 0.6

–  –  –

Les concentrations en métaux dans l’eau d’exhaure ayant considérablement diminué après la mise en service de l’installation, les quantités de chaux ont été adaptées en conséquence. À l’heure actuelle, le traitement appliqué est de 0,15 kg de chaux/m3 d’exhaure, soit environ 200 kg (8 sacs) de chaux consommés tous les deux jours (débit d’exhaure = 27 m3/h).



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