Exploitation minière par lixiviation et récupération in situ · Exploitation d’uranium par lixiviation in situ Exploitation de l’élément en place par circulation de solutions

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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Institut Mines-Télécom

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

Institut Mines-Télécom

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

Institut Mines-Télécom

Plan

1 ISR

2 Difficultés, enjeux pour l’exploitation

3 Simulation de l’exploitation, optimisation

4 Impacts environnementaux

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Institut Mines-Télécom

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

Institut Mines-Télécom

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)

Institut Mines-Télécom

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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Institut Mines-Télécom

Merci pour votre attention

Questions ?

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