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Les mines et l’exploitation minière

Parlons sciences
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Renseignez-vous sur les mines et l'exploitation minière au Canada et découvrez comment l'aluminium est extrait et raffiné.

Les mines et l’exploitation minière

Lexploitation minière est le processus d’extraction des minéraux de la Terre, et une mine est l’installation où se produit cette extraction. Il existe deux types de mines.

Les mines de surface sont utilisées pour extraire les minéraux qui se retrouvent naturellement près de la surface de la Terre. Dans ce type de mine, on extrait le minerai en creusant un grand puits à ciel ouvert [A].

Les mines souterraines permettent d’extraire les minéraux enfouis profondément sous la surface de la Terre. Une série de tunnels permet d’accéder aux dépôts de minerai [B].

open pit and underground mines
A: Un puits à ciel ouvert dans une mine de surface type (mine William) (Source : © Lesley Hymers. Utilisé avec permission). B: Empreinte laissée à la surface par une mine souterraine (mine Kidd, Kidd Operation) (Source : © Glencore Canada Operations. Utilisé avec permission).

Tant dans les mines de surface que dans les mines souterraines, la roche contenant le minerai est brisée à l’explosif en pièces suffisamment petites pour être chargées dans des camions et être transportées jusqu’à lusine de concentration où elles sont broyées de façon à libérer les minéraux précieux de la roche moins désirable.

Le cycle de vie d’une mine

L’exploitation d’une mine comporte plusieurs étapes, soit l’exploration, le développement, l’exploitation et la fermeture/réhabilitation. Voilà ce qu’on appelle le cycle de vie dune mine.

Lexploration est la première étape de ce cycle et comprend la recherche, les enquêtes sur le terrain et l’analyse des renseignements recueillis afin de déterminer où se trouvent les minéraux. Les prospecteurs et les scientifiques se rendent sur place pour chercher des roches et des minéraux. Si des minéraux précieux sont découverts et que les analyses scientifiques démontrent qu’ils sont présents en quantité suffisante, d’autres travaux seront effectués. Une très faible proportion de ces découvertes de minéraux donneront naissance à des mines.

A geoscientist looks for minerals in a rock core
Un géoscientifique cherche des minéraux dans un échantillon de roche extrait de la surface de la Terre (Source : ©Northgate Minerals. Avec permission).

Létape du développement comporte d’autres recherches et analyses, incluant l’élaboration d’un plan pour la mine; des discussions avec le gouvernement et les collectivités situées près du site proposé pour tenir compte de leurs besoins et de leurs exigences; l’obtention de permis et de licences du gouvernement et l’élément le plus important, l’évaluation finale de la mine proposée. Selon les résultats de cette étape, la décision de construire ou non la mine sera prise. 

Une fois la mine construite, elle passe à l’étape de lexploitation, où la roche est extraite du sol, et les minéraux précieux sont séparés des roches et traités. La durée de cette étape dépend de la quantité de minerai présente dans la mine.

La dernière étape du cycle de vie d’une mine est celle de la fermeture et de la réhabilitation. Cela comprend la fin des opérations de la mine, l’enlèvement de tous les immeubles et le rétablissement de la végétation sur le terrain (réhabilitation).

Drills are used in underground and surface mines to prepare the rock face for blasting
Des trépans sont utilisés dans les mines souterraines et de surface pour forer la paroi rocheuse et la préparer pour l’abattage à l’explosif (Source : © Triple Boom Jumbo Drill - Sandvik Mining and Construction. Avec permission).

L’exploitation minière au Canada

Le Canada est un grand pays où les roches contiennent souvent des minéraux précieux. Il y a de l’exploitation minière dans toutes les provinces et tous les territoires, à l’exception de l’Île-du-Prince-Édouard. Le Canada est un chef de file mondial en matière d’exploitation minière et produit plus de 60 minéraux et métaux. La carte ci-dessous illustre l’emplacement des différents types de mine par province et territoire.

Carte illustrant l’emplacement des mines de métaux au Canada
Carte illustrant l’emplacement des mines de métaux au Canada (©2020 Parlons sciences en utilisant une image de Ressources Naturelles Canada).

On exploite les métaux de base (comme le fer, le nickel, le plomb, le zinc et le cuivre) dans des mines de plusieurs provinces et territoires. Il y a des mines de métaux précieux (comme l’or et l’argent) en Colombie-Britannique, dans les Territoires du Nord-Ouest, en Saskatchewan, au Manitoba, en Ontario, au Québec, au Nunavut et à Terre-Neuve-et-Labrador. Luranium, qui sert à produire de l’énergie, est exploité uniquement en Saskatchewan. Le minerai de fer, utilisé dans la fabrication de l’acier, est extrait au Québec et à Terre-Neuve-et-Labrador.

Au Canada, on extrait de l’or, du cuivre, du zinc, du nickel et des diamants. C’est la Colombie-Britannique qui produit la plus grande quantité de cuivre au pays. Les mines de l’Ontario génèrent quant à elles le plus d’or et de nickel, et celles du Québec, la plus grande quantité de zinc. Les Territoires du Nord-Ouest, l’Ontario et le Nunavut fournissent de diamants.

L’or conduit l’électricité et est utilisé pour la fabrication d’ordinateurs et de produits électroniques. Il est également employé en joaillerie, en médecine et en dentisterie.

Le cuivre, qui conduit également l’électricité et la chaleur, est utilisé pour la production et la transmission d’électricité (les fils de cuivre, p. ex.), dans les automobiles, la plomberie et la fabrication d’ustensiles de cuisson comme des chaudrons et casseroles.

Le zinc est mélangé à d’autres métaux pour former de l’étain, et sert à fabriquer des instruments de musique et des articles ménagers. C’est également un élément essentiel des pièces automobiles. Sous forme d’oxyde, il est également mélangé à d’autres produits chimiques pour produire les écrans solaires. L’ajout de minces couches de zinc à du fer ou de l’acier, par un processus appelé galvanisation, permet de prévenir la rouille.

Le diamant est un minéral très dur qui résiste aux produits chimiques. Il est utilisé comme abrasif, pour fabriquer des trépans et dans la joaillerie. Le Canada est devenu un producteur de diamants en octobre 1998, au moment de l’ouverture de la mine Ekati à quelque 300 km au nord-est de Yellowknife (voir la figure 19). En 2003, le Canada était le troisième producteur de diamants au monde sur le plan de la valeur, après le Botswana et la Russie.

Ekati Diamond Mine. You can see three open pit mines on the left side
La mine de diamant Ekati. On peut voir trois puits à ciel ouvert à gauche (Source: Jason Pineau [CC BY-SA] via Wikimedia Commons).

Pleins feux sur l’innovation

Électrolyse de l’aluminium au Canada

Quel métal est léger, ne rouille pas et peut être recyclé à l’infini? L’aluminium! L’aluminium est l’un des métaux les plus utilisés dans l’ensemble des industries. Il est utilisé pour fabriquer toutes sortes de choses, des canettes de boisson gazeuse aux moteurs à réaction.

L’aluminium est le métal le plus abondant de la croûte terrestre. Le minerai de bauxite est une roche brun-rougeâtre qu’on trouve principalement en Afrique, en Amérique du Sud et en Océanie. Aussi appelée « minerai d’aluminium », la bauxite est la première source d’aluminium dans le monde.

La bauxite provient de mines à ciel ouvert. L’exploitation à ciel ouvert consiste à retirer le sol et la roche par couches. Au préalable, la couche arable est retirée et entreposée. La bauxite est alors extraite du sol, puis nettoyée et broyée. Elle est ensuite transportée à une raffinerie, où elle est transformée en alumine au moyen du procédé chimique Bayer. Par la suite, l’alumine est expédiée à des alumineries partout dans le monde pour qu’elle soit transformée en aluminium. Enfin, à l’étape de restauration du site, la couche arable qui avait été conservée est remise en place.

Rio Tinto est l’un des leaders mondiaux de la production d’aluminium. Au Canada, il dispose d’une raffinerie d’alumine et de six alumineries. En tant qu’organisation, Rio Tinto se préoccupe beaucoup de l’environnement. C’est pourquoi il utilise de l’électricité générée par l’eau (hydroélectricité) pour alimenter ses usines. Cela signifie qu’il peut produire de l’aluminium ayant une empreinte carbone parmi les plus faibles au monde. De plus, de nouvelles technologies sont en cours de développement pour éliminer toutes les émissions de gaz à effet de serre provenant du processus d’électrolyse de l’aluminium. Au Canada seulement, si cette technologie était utilisée dans chacune des alumineries du pays, elle pourrait éliminer l’équivalent de 6,5 millions de tonnes métriques d’émissions de gaz à effet de serre, ce qui équivaut à retirer de la circulation environ 1,8 million de voitures.

L’anhydrite est un autre produit utile provenant de la fabrication de l’aluminium. C’est un sous-produit du procédé d’affinage de l’alumine. L’anhydrite peut être utilisée comme engrais par les agriculteurs locaux. Par exemple, dans la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean, au Québec, où l’usine d’alumine Vaudreuil est située, on se sert de l’anhydrite comme fertilisant dans les cultures de bleuets avoisinantes.

Chez Rio Tinto, on croit que l’innovation et le développement durable sont des facteurs clés de l’exploitation minière responsable. Grâce aux nouvelles technologies, à l’amélioration des procédés et aux bonnes relations avec les communautés locales, nous pouvons produire des métaux importants, comme l’aluminium, en ayant le moins d’impact possible sur l’environnement.

Les trois étapes pour fabriquer de l’aluminium
Les trois étapes pour fabriquer de l’aluminium (Source : © Rio Tinto. Avec permission).

 

Ma carrière

Hugo Dubé-Loubert

Géologue. Ministère de l'Énergie et des Ressources naturelles

Je suis un spécialiste de la plus jeune période géologique de la Terre : le Quaternaire. Cette époque récente de l’histoire de notre planète, qui s’échelonne de 2,6 millions d’années à aujourd’hui, a profondément façonné le paysage de l’Amérique du Nord et ainsi influencé notre occupation du territoire. En effet, les dépôts de sédiments hérités de cette période géologique (sable, gravier, argile, etc.) constituent des ressources importantes et précieuses. Ils agissent notamment comme des filtres naturels pour les eaux souterraines et nous servent aussi de matériaux pour la réfection d’infrastructures.

Depuis quelques années, j’ai la charge d’un projet dans le secteur de la baie d’Ungava. Ce projet a pour but d’améliorer les connaissances de ce secteur en vue de mieux connaître son potentiel minéral.

La première étape de ce projet consiste à établir une cartographie préliminaire des dépôts de surface et de la morphologie glaciaire, en faisant appel à des photographies aériennes. Les formes du terrain et le type de dépôts sédimentaires me renseignent sur les événements glaciaires ayant affecté cette zone. Cette étape me permet aussi d’identifier des sites potentiels où prélever des échantillons et des zones importantes à visiter.

Dans un deuxième temps, j’effectue l’échantillonnage sur le terrain, c’est-à-dire que je prélève des échantillons de sable, de gravier, etc. J’effectue aussi une cartographie en détail de l’architecture des dépôts sédimentaires, des formes de terrain et des marques d’érosion qui témoignent de l’écoulement de la glace.

De retour au bureau, j’extrais de ces échantillons des minéraux indicateurs (grains d’or, diamants et autres espèces minérales) afin d’identifier les secteurs potentiellement intéressants.

Ces projets, en plus de permettre au Ministère d’identifier des cibles d’exploration minière, contribuent aussi à mettre en relief des événements importants de l’histoire climatique de la Terre. C’est d’ailleurs un des aspects que j’apprécie le plus de mon travail!

Les résultats issus de mes travaux fournissent donc des éléments d’information qui permettent à la fois d’évaluer le potentiel minéral du Québec et de mieux comprendre la morphologie de notre planète.

Hugo Dubé-Loubert au travail.
Hugo Dubé-Loubert au travail (Source : © Ministère de l'Énergie et des Ressources naturelles. Avec permission).

 

 

Références

The Canadian Minerals and Metals Plan. (n.d.). Mining in Canada.

Ressources naturelles Canada. (n.d.) Mines et minéraux.

Sandlos, J., & Keeling, A. (2009, April 7). Mining. The Canadian Encyclopedia.

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