Exploitation minière par lixiviation et récupération in situ · Exploitation d’uranium par...
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Institut Mines-Télécom 01/12/2014
Exploitation minière par
lixiviation et récupération
in situ Vincent Lagneau
Institut Mines-Télécom
Exploitation d’uranium par lixiviation in situ
Économique pour certains types de gisements :
• Profonds, faibles teneurs, masse importante
• Gisements en aquifères perméables, confinés
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Exploitation d’uranium par lixiviation in situ
Exploitation de l’élément en place par circulation
de solutions lixiviantes.
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• : pas de transport de la masse
minière
• : contact avec les travailleurs réduit
• : faible impact visuel
• : pas d’accès direct au gisement
• : impact sur l’aquifère à prendre en
compte
ISR = en œuvre depuis 1960’s (URSS, USA)
Première technique d’exploitation pour U depuis 2009
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Contexte de l’étude
10+ années de coopération
• Évaluation d’impacts environnementaux
• Simulation de la genèse des gisements
• Simulation de l’exploitation
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Cas d’étude
Données de terrain
Conceptualisation
Amélioration des outils
Compréhension du fonctionnement des systèmes
Proposition de scénarios
Confrontation des scénarios/opération
Test de scénarios grandeurs nature
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Plan
1 ISR
2 Difficultés, enjeux pour l’exploitation
3 Simulation de l’exploitation, optimisation
4 Impacts environnementaux
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Enjeux pour l’exploitation
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Aq oxydé
Aq réduit
Gisement U
secondaire
Source
primaire
Milieu très hétérogène
• À l’échelle du bloc
• Entre les blocs
Complexité des interactions
chimiques
• Tampons multiples (pH, Eh, …)
• Compétiteurs/promoteurs
• Cinétiques
Source : AIEI
temps
réactivité
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Enjeux pour l’exploitation
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Besoins
• Prédiction
• Optimisation
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Approche développée – simulation transport
réactif
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• Géochimie : Uraninite + 2Fe3+
UO22+ + 2 Fe2+
• Écoulement et transport :
• Bases de données thermodynamiques Goethite -3 H+ + Fe3+ + 2 H2O
logK = -0.5345(25)
• Géométrie : aussi complexe que nécessaire
Écoulement
Transport
Rétroaction
chimie transport
Chimie
Nouveau pas de temps
Peu de paramètres = bonne prédictibilité
Approche basée sur les processus :
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Paramétrisation
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Modèle géologique 3D :
• Faciès (OX, MIN, RED), enveloppe minéralisée
• Distribution U, perméabilité
Écoulement :
• Plan du champ de puits / crépines
• Débits injection/production
• Champ de perméabilité
34 m
305 m
330 mAquifère
Couverture
34 m
305 m
330 mAquifère
Couverture
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Paramétrisation
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Modèle géochimique :
OX MIN RED
OX MIN RED
Uraninite 0 variable 0
Goethite + 0 0
Calcite 0 - 0
Pyrite 0 - +
Quartz + + +
Smectite + + +
Kaolinite + + +
Injection H2SO4
pH ~0.8-2
Fe3+ (recycling) ~150-250 mg/L
Al, Ca, Mg, SiO2, …
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Développement du modèle et validation
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History matching :
2 ans de simulation, très faible nombre de paramètres
Concordance production U + consommation d’acide
Composition en tout temps, en toute position
Tampon calcite pour pH
Dissolution d’Uraninite autour des injecteurs
+dissolution de goethite là ou elle est disponible
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Développement du modèle et validation
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Validation sur un bloc différent :
Pas d’ajustement !
Simple mise à jour distributions (minéraux, teneurs, …)
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Utilisation du modèle : optimisation
Essai de scénarios alternatifs pour optimiser la
production:
• Composition des solutions
• Débits d’injection
• Géométrie des puits
Enjeux :
• comprendre les paramètres clés pour définir ces
scénarios
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1990-20014 100 1D column
2000 Lagneau (PhD) 50x50 2D
2008 De Lucia 32x32
+192x32
2D permeameter+Monte Carlo (100’s)
(10’s)
2011 Nos 30x30x10 3D, semi-Monte Carlo (10’s)
2014 Lagneau&Regnault 150k ~300k 3D, multiple scenarios (10’s)
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Utilisation du modèle : optimisation
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Exemple d’application : ajout de puits dans une zone riche
4 injecteurs + 1 producteur
Récupération accérlée dans la zone riche
Production d’uranium améliorée de 22% à 136 jours
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Post-exploitation
Évaluation des capacités d’atténuation naturelle
du site
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Sulfate
à 1
00
an
s
Ura
niu
m à
100 a
ns
Aq oxydé
Aq réduit
Gisement U
secondaire
Source
primaire
SO42- + Ca2+ + 2 H2O Gypse
7 UO22- + Pyrite + 8 H2O 7 Uraninite
+ Fe2+ + 2 SO42- + 16 H+
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Développements
Amélioration de modèles, des outils
• Meilleure intégration
─ Tests rapides
─ Scénarios imbriqués
• Amélioration des modèles géochimiques :
─ Exploitation : colmatage
─ Post-exploitation : sorption, radium
• Vers l’intégration exploitation/post-exploitation
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