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L'intuition dans le processus de création au service de l'art-thérapeute en devenir
Full text linkCet essai explore l’intuition dans le processus de création et comment celle-ci peut soutenir un processus art-thérapeutique. Il est mis en lumière que l’intuition est intrinsèque au processus de création tout comme à l’accompagnement thérapeutique. Dès lors, comme le processus de création est fondamental à la discipline de l’art-thérapie, l’importance de se pencher sur le sujet de l’intuition apparaît comme une façon de mieux approfondir la spécificité de l’art-thérapie. Un cadre conceptuel propose un survol de la littérature par une multiplicité d’angles théoriques issus des arts, de la psychologie, de la philosophie et de l’art-thérapie. Cette recherche-création heuristique est une immersion dans une quête artistique à travers des explorations multidisciplinaires où la présence au moment présent et le développement de l’accès à l’intuition s’avèrent centraux. La connexion à soi, l’empathie et la sérendipité sont mises de l’avant pour mieux cerner ce qui peut soutenir l’accès à l’intuition et pour faire des liens avec la pratique de l’art-thérapie. La question : « Comment l’intuition explorée dans le processus de création peut soutenir l’art-thérapeute en devenir? », soulève des réflexions sur l’importance pour l’art-thérapeute de cultiver une pratique artistique personnelle. Ceci pour soutenir sa créativité, son intégrité, sa capacité d’abandon au processus et sa vitalité. Du même coup, l’art-thérapeute cultive des qualités essentielles pour l’accompagnement d’un processus thérapeutique et stimule chez l’autre la découverte de sa propre expression authentique
Étude de la distribution des radionucléides dans la chaîne de traitement et d’extraction d’éléments de terres rares à partir de gisements québécois
Full text linkRÉSUMÉ
Les éléments de terres rares (ETR) sont cruciaux pour une multitude d'industries et figurent par ailleurs sur les listes québécoise et canadienne des minéraux critiques et stratégiques (MCS).Néanmoins, le développement de l’industrie des ETR est ralenti par de nombreux facteurs, notamment la présence d’éléments radioactifs qui soulève des considérations sociales et environnementales. Cette radioactivité est essentiellement due à la présence d’uranium (U) et de thorium (Th), couramment associés aux gisements d’ETR. Alors que beaucoup d’articles scientifiques documentent les procédés de transformation utilisés en termes de rendements et d’efficacité vis-à-vis des ETR, peu de documentation s’attarde au sort des radionucléides présents et à l’effet de divers paramètres sur leur distribution.
Dans cette perspective, ce mémoire de maîtrise vise à évaluer la distribution et le devenir de l'U-238, du Th-232, du Ra-226 et du Pb-210 dans le traitement et l'extraction d’ETR à partir d'un matériau provenant d’un gisement d’ETR. Après une revue de la littérature, deux procédés utilisés à l'échelle industrielle, à savoir, la flottation et la cuisson à l’acide sulfurique, ont été reproduits au laboratoire, afin d'enrichir le matériau en minéraux porteurs d’ETR et de solubiliser les ETR, respectivement. Par la prise d’échantillons et la réalisation d’analyses élémentaires et radiologiques et de bilans de masse, il a alors été possible d’évaluer la répartition des éléments radioactifs à travers ces procédés. L’utilisation d’un plan factoriel a également permis de quantifier l’effet de divers paramètres sur cette répartition et d’en affiner la compréhension. Le projet visait à reproduire la qualité des concentrés produits en usine, sans tenir compte du rendement de récupération (qui pourrait être améliorer en améliorant les conditions d’opération, notamment lors de la flottation).
Le concentré de flottation produit lors d’un mini-pilotage a permis de récupérer 53,5% des ETR, ce qui correspond presque exactement à la récupération du Th 232, indiquant que le Th s’est concentré et distribué de la même façon que les ETR. En revanche, l’U-238 n’a pas a été concentré ni appauvri et se retrouvait dans des concentrations similaires entre l’alimentation et les produits de flottation (i.e., concentré et rejet). L'analyse des eaux de procédés a révélé qu'aucun radionucléide n'a été solubilisé dans une mesure détectable lors de l’étape de flottation, ce qui peut s’expliquer entre autres par la nature des minéraux, les réactifs utilisés et le pH de la pulpe. Par ailleurs, l’analyse des produits de flottation démontre que l'équilibre séculaire de la chaîne de l'U-238 a été brisé, probablement en raison du dégagement du radon-222 (Rn-222; fils du Ra-226), contrairement à la chaîne du Th-232 où aucun bris de l’équilibre séculaire n'a été observé.
En termes de solubilisation, le dosage d’acide sulfurique a un impact positif sur le rendement ETR, tout comme la température. À contrario, l’augmentation de la température a permis de diminuer le rendement Th en solution (de 96% à 200°C vs. 2% et 10% à 350°C et 500°C, respectivement). Une température optimale (350°C) a été identifiée au-delà de laquelle le Th est davantage solubilisé, possiblement en raison d’une dégradation du réactif. Dans les conditions dites optimales (T = 350°C, dosage de H2SO4 = 225%) pour une solubilisation sélective des ETR vis-à-vis du Th, 83% des ETR ont été solubilisés contre seulement 2,3% du Th, avec 80% de l’U, 60% du Ra et 57% du Pb mis en solution également. Enfin, environ 97% et 100% du Fe et du Th solubilisés lors la cuisson acide/lixiviation à l’eau ont pu être précipités lors d'un essai de neutralisation (jusqu’à un pH = 3,5) avec de l'oxyde de magnésium (MgO). Les travaux réalisés dans le cadre de ce projet de maîtrise contribuent à une meilleure compréhension de la distribution des éléments radioactifs (et de la radioactivité associée) dans la chaîne de production des ETR et peuvent servir de point de départ pour d'autres études plus approfondies sur la gestion responsable des rejets solides et liquides contenant les éléments radioactifs.
ABSTRACT
Rare earth elements (REE) are crucial for many industries and are listed as critical and strategic minerals in Québec and Canada. However, the development of the REEs industry has been slowed by several factors, especially the presence of radionuclides and associated radioactivity, which raises social and environmental concerns. This radioactivity is mainly due to the presence of uranium and thorium, commonly associated with REE deposits. While many scientific papers document the processing methods used in terms of performance and efficiency with regards to REE, few papers focused on the fate of the radionuclides present and the effect of various parameters on their distribution.
In this context, this master's thesis focuses on evaluating the distribution of U-238, Th-232, Ra-226 and Pb-210 in the processing and extraction of REE from REE deposits. After a literature review, two processes used at industrial scale, namely flotation and sulfuric acid baking, were reproduced in the laboratory to enrich the ore and solubilize the REE from the concentrate, respectively. By sampling and performing elemental and radiological analyses and mass balances, it was then possible to assess the distribution of radioactive elements across these processes. A factorial design has also been used to quantify the effect of various parameters on this distribution and to refine our understanding of this behavior. This MSc thesis was aimed at reproducing the quality of REE-bearing concentrate usually found at industrial scale, without considering the REE-bearing recovery efficiencies, especially during flotation, where operating conditions can be modified to improve its performance.
The flotation concentrate containing 53.5% of the original REE contained nearly the same proportion of the Th-232 present in the ore, indicating that the Th was distributed in the same way as the REEs. On the other hand, U-238 was not enriched to a notable extent in the concentrate or in the flotation tailings. Analysis of the process effluent did not show detection of radionuclides, which were not solubilized during the flotation process, which can be explained by the type of minerals encountered in the initial material, the reagents used and the pH. This can be explained by several factors, including the nature of the minerals, the reagents used and the pH. In addition, analysis of flotation products revealed that the secular equilibrium of the U-238 decay chain has been broken by the release of radon-222 (Rn-222; son of Ra-226), unlike the Th-232 chain where the secular equilibrium was conserved.
In terms of solubilization, sulfuric acid dosage had a positive impact on REE recovery, as did the temperature. However, an increase in temperature resulted in a drop in Th content in solution (96% at 200°C vs. 2% and 10% at 350°C and 500°C, respectively). A temperature of 350°C was identified as optimal, at values above this threshold, Th is solubilised to a greater extent, possibly due to reagent degradation. Under the conditions identified as optimal (T = 350°C, H2SO4 dosage = 225%) for the selective solubilization of REE towards Th, 83% of REE were solubilized with only 2.3% of Th, while 80% of U, 60% of Ra and 57% of Pb were also leached out of the concentrate. Finally, about 97% of the Fe and 100% of the Th solubilised during acid baking/water leaching could be precipitated during a neutralisation step (up to pH = 3.5) with magnesium oxide (MgO). The main findings of this MSc work contribute to a better understanding of the distribution of radionuclides (and associated radioactivity) in REE production and can also serve as a starting point for other, more in-depth studies, focusing on the responsible management of solid and liquid waste produced
Le développement du lien école-famille dans une classe de maternelle 5 ans de l'Abitibi-Témiscamingue
Full text linkLa collaboration école-famille est un thème présent dans de nombreux écrits gouvernementaux. Par exemple, le référentiel des compétences de la profession enseignante a mis en valeur la collaboration école-famille comme compétence à démontrer dans leur nouveau document produit en 2020 (Gouvernement du Québec). Aussi, le tout récent programme-cycle de l’éducation préscolaire met de l’avant de l’importance de la collaboration école-famille-communauté en précisant que la famille doit être tout autant accueillie que l’enfant lui-même (Gouvernement du Québec, 2023).
En 2018, au ministère de l’Éducation, un poste d’agent de développement pour la première transition scolaire a été créé afin de favoriser une première entrée à l’école de qualité pour l’enfant et sa famille (Gouvernement du Québec, 2021). En effet, une importance particulièrement est accordée à cette première transition vécue lors de la rentrée à la maternelle puisqu’il est démontré que lorsqu’elle est vécue harmonieusement, cela entraîne des répercussions positives chez l’enfant et sa famille tel qu’en servant de référence pour les prochaines transitions scolaires à vivre et en favorisant un sentiment de sécurité et de bien-être dans le milieu scolaire chez l’enfant (Gouvernement du Québec, 2010). Cet agent de transition a donc comme rôle de recueillir, planifier, organiser et analyser des pratiques de transition pour soutenir l’enfant et sa famille en vue de la première rentrée à l’école (Gouvernement du Québec, 2021). Occupant cette fonction au Centre de services scolaire Harricana (C.S.S.H.) tout en poursuivant mes études à la maitrise en psychoéducation, le sujet de la collaboration école-famille apparaissait tout à fait à propos puisque cette collaboration est identifiée comme un facteur de protection lors de périodes de transition tel que la rentrée à la maternelle (Gouvernement du Québec, 2010).
Ainsi, une étude de cas portant sur le développement du lien école-famille a été réalisée dans une classe de maternelle 5 ans d’une école de ce territoire. Le projet élaboré se veut être une piste de solution face à quatre éléments clés entourant le thème de la collaboration école-famille. Premièrement, en ce qui a trait aux lacunes recensées en matière de formation initiale et continue concernant la collaboration école-famille (Larivée, 2011). Deuxièmement, pour soutenir le milieu scolaire quant à leur responsabilité de développer cette relation collaborative avec les familles et à mettre en oeuvre des initiatives pour la favoriser (Deslandes, 2019 ; Dumoulin, Thériault et Duval, 2014). Troisièmement, pour encourager le premier prédicteur de l’implication des parents, soit les invitations à participer à des activités scolaires (Deslandes et Bertrand, 2004). Quatrièmement, pour soutenir le milieu scolaire dans sa responsabilité d’inviter les parents à participer (Deslandes, 2019 ; Dumoulin, Thériault et Duval, 2014). Par conséquent, ce projet vise à développer la relation entre l’école et la famille en apportant un soutien et un accompagnement à l’enseignante participante afin qu’elle se sente plus outillée et compétente à ce niveau.
Dans les prochaines pages, la collaboration école-famille comme problématique étudiée sera mise de l’avant. Effectivement, il sera notamment expliqué les divers avantages de cette collaboration pour les acteurs impliqués de même que les besoins recensés en matière de formation continue chez les enseignants au sujet de cette relation collaborative. Une recension des écrits plus exhaustive sera faite dans la troisième section. Il sera particulièrement question des acteurs de la collaboration école-famille, des différents défis rencontrés lors de l’établissement de cette relation, des pistes de solutions proposées par divers auteurs pour soutenir le développement de ce lien puis, de la composante essentielle de la communication. Dans la quatrième section, le milieu scolaire dans lequel s’est déroulé le projet sera présenté et il sera démontré en quoi ce milieu répond à la problématique soulevée. Dans la section suivante, les principaux concepts de cette étude de cas seront définis, soit la collaboration école-famille, la communication, la participation et l’implication parentale. La sixième section portera sur le cadre théorique guidant ce projet. Ce sont l’approche psychoéducative (Gendreau, 2001) et le modèle bioécologique (Letarte et Pauzé, 2018) qui seront présentés. Ensuite, il y aura une section portant sur la méthodologie utilisée afin de développer et de mettre en oeuvre ce projet. Les différentes étapes franchies au niveau de l’évaluation des besoins, du recrutement des participants et de l’implantation seront précisées. La huitième section portera sur les résultats obtenus à la suite de l’implantation de ce projet-pilote dans une classe de maternelle 5 ans au cours de l’année scolaire 2023-2024. La section suivante nommée Discussion portera sur une réflexion et une analyse des résultats obtenus. Enfin, la conclusion permettra de réaliser une synthèse du projet et de proposer des pistes d’action pour l’avenir
Évaluation géochimique des scories Fe-Ti génératrices de drainage alcalin (DA)
No full textRÉSUMÉ
Le drainage alcalin (DA), caractérisé par un pH et une alcalinité élevé, représente une problématique environnementale d’intérêt émergeant dans certaines industries comme celle de l’aluminium et du fer-titane. Le DA pourrait se caractériser également par des concentrations en sulfate et en contaminants métalliques pouvant excéder les normes environnementales en vigueur. Le DA se produit dans les zones où des résidus contenant des proportions élevées en minéraux alcalins sont exposés aux précipitations. Ces minéraux sont notamment les silicates de Ca et de Mg (rankinite - Ca3Si2O7; larnite - Ca2SiO4; akermanite - Ca2MgSiO7), les aluminosilicates (Albite – NaAlSi3O8; Anorthite – CaAl2Si2O8; orthoclase – KAlSi3O8), les carbonates (calcite - CaCO3 et dolomite MgCa(CO3)2) et les oxydes majeurs (FeO, MgO, MnO, CaO). Les eaux de surface et souterraines peuvent être impactées par le lixiviat provenant de ces résidus si des mesures de contrôle adéquates ne sont pas déployées. Cela pose un problème d’envergure notamment lorsque les eaux réceptrices alimentent une source d'eau potable ou sont associées à des écosystèmes fragiles. Or, contrairement au drainage minier acide (DMA), largement documenté, le DA demeure encore peu étudié, bien qu’il puisse présenter des impacts significatifs sur les milieux récepteurs.
Dans ce contexte, la présente étude vise à évaluer le comportement géochimique de scories Fe-Ti génératrices de DA. Les principaux objectifs scientifiques de ce mémoire sont les suivants : (1) évaluer les caractéristiques physico-chimiques et la minéralogie des scories Fe-Ti collectées sur le site d’entreposage de l’usine métallurgique de Rio Tinto Fer et Titane (RTFT) à Sorel-Tracy; (2) évaluer la mobilité des contaminants présents dans ces scories; et (3) comparer leur comportement géochimique et évaluer leur potentiel de génération de DA.
Six échantillons de scories Fe-Ti (PH1, PH2, PH3, Pkiln, Oxydes UGS et UAE) ont été échantillonnés à la fonderie Sorel-Tracy (Québec), de Rio Tinto Fer et Titane. Une caractérisation physicochimique (granulométrie, densité relative, surface spécifique pH de pâte, soufre/carbone totaux) et minéralogique par diffraction des rayons X (DRX) et par microscopie électronique à balayage en dispersion d’énergie (MEB-EDS) de ces résidus a été réalisée. Des essais de lixiviation simple (toxicity characteristic leaching procedure (TCLP) et synthetic precipation leaching procedure (SPLP)), multiple (procédure d’extraction séquentielle - PES) et cinétique (en colonnes et en cellules humides) ont été réalisés afin d’évaluer la mobilité des contaminants à court et à long terme. Une fois les essais cinétiques en colonne terminés, les colonnes ont été démantelées et des échantillons de scories ont été prélevés et recaractérisés. Des extractions séquentielles ont été réalisées afin d’évaluer les changements survenus au niveau des fractions mobiles des métaux. Une cinétique de déplétion (appauvrissement ou mobilisation des éléments) des éléments Ca, Mg, Mn, Si, Ni et Cr a été réalisée par la suite afin d’évaluer l’ampleur de leur libération au cours des cycles de rinçage, et de comparer leur comportement.
Les résultats des caractérisations physicochimique et minéralogique ont montré que le pH de pâte de la majorité des résidus était proche de la neutralité (pH entre 7 et 9). Seuls les résidus Pkiln (rejet de concentrateur essentiellement constitué de plagioclases, spinel et mica - phlogopite) et les oxydes de l’upgraded titania slag (UGS) avaient des pH de pâte qui se démarquait des autres (pH acide et alcalin de 4,86 et 11, respectivement). Tous les résidus contenaient des teneurs élevées en Fe et Ti, un résultat attendu pour des sous-produits métallurgiques de minerai d’hémo-ilménite (à faible teneur en Ti, pour les oxydes UGS). À l’exception des oxydes UGS, tous les résidus étaient constitués majoritairement d’oxydes/hydroxydes (ilménite - FeTiO3, hématite - Fe2O3 et magnétite – Fe3O4) et de silicates (phlogopite - KMg3AlSi3O10(OH)2, albite – NaAlSi3O8). Les oxydes UGS, en raison de leur processus de transformation (générés par pyro-hydrolyse du liquide acide issus du processus d’enrichissement de la teneur en dioxyde de titane par carbochlorination), ne contenaient que les minéraux chromite (FeCr2O4) au début, maghémite (ᵧFe2O3) et périclase (MgO).
Les essais de lixiviation TCLP, SPLP et les extractions séquentielles ont montré que les scories Fe-Ti sont non dangereuses mais lixiviables et peuvent être gérées en co-disposition avec des rejets solides, à l’exception des oxydes UGS qui possèdent une concentration de Cr (0,55 mg/L) dépassant le critère « risque élevé » de la D019. L’essai SPLP n’a pas montré une différence significative dans l'identification du potentiel de lixiviation de ces résidus par rapport au TCLP. Les extractions séquentielles ont montré que les fractions solubles/échangeable (F1) et associées aux carbonates (F2) étaient essentiellement dominées par Ca, Mg et les sulfates. En revanche, les fractions réductible (F3) et les métaux totaux extractibles (F4) étaient dominées par Fe, Al et parfois Zn et V.
Les essais cinétiques en colonnes et en cellules humides ont montré que seul les oxydes UGS sont générateurs de DA (pH de 11) tandis que les autres sont générateurs de DNC (pH compris entre 7 et 9). De plus, la majorité des contaminants (Al, Ca, Mg, S, Cu, V et Zn) que l’on retrouve dans les lixiviats issus des essais en colonnes sont originaires des fractions soluble/échangeable et associées aux carbonates.
La caractérisation minéralogique post-test a révélé une forte diminution des pourcentages de chromite (95% à 2% pour les oxydes UGS et 15% à en dessous de la limite de détection pour PH1, respectivement), d’albite (37% à 18% pour PH2 et 32% à 16% pour PH3, respectivement) et de muscovite (19% à 2% pour PH1 et 9% à 6% pour UAE, respectivement). Ces changements expliquent vraisemblablement l’augmentation du pH et la génération de DA et de DNC. De plus, les extractions séquentielles appliquées aux échantillons post-démantèlement ont montré une diminution de la concentration en sulfates, en Ca et dans la plupart des cas en Mg dans les fractions F1 et F2, ce qui explique la déplétion du soufre qui est observé dans les échantillons soumis aux essais en colonnes. Une diminution du Fe et du Zn est également observée dans les fractions F3 et F4 tandis qu’une augmentation du V est observé dans ces fractions. L’analyse de la cinétique de déplétion a révélé que Mg et Mn présentent une déplétion lente et partielle, conservant généralement plus de 96 % de leur teneur initiale après 7 cycles, ce qui reflète une lixiviabilité modérée. Le résidu Pkiln se démarque par une perte légèrement plus marquée, suggérant une mobilisation plus rapide par rapport aux autres cations dans cette matrice.
Le présent projet a donc permis d’approfondir les connaissances liées aux mécanismes de libération des contaminants ainsi qu’à la génération du DA issus des scories métallurgiques de Fe-Ti. L’identification des phases minérales responsables de la génération du DA et des contaminants potentiellement lixiviables, constitue un important apport scientifique. En effet, les connaissances générées aideront dans le choix de la méthode de traitement du DA sur le site de RTFT permettront de mieux anticiper le comportement géochimique des scories. Enfin, les connaissances et les approches méthodologiques acquises durant cette étude pourraient être applicables à d’autres rejets métallurgiques pour mieux déterminer leur comportement, devenir et gestion.
ABSTRACT
Alkaline drainage (AlkD), characterized by a high pH and alkalinity, represents an environmental issue of interest emerging in certain industries such as aluminum and iron-titanium. AlkD may also be characterized by sulphate and metal contaminant concentrations that may exceed current environmental standards. AlkD occurs in areas where tailings containing high proportions of alkali minerals are exposed to precipitation. These minerals include Ca and Mg silicates (rankinite - Ca3Si2O7; larnite - Ca2SiO4; akermanite - Ca2MgSiO7), aluminosilicates (Albite - NaAlSi3O8; Anorthite – CaAl2Si2O8; orthoclase – KAlSi3O8), carbonates (calcite - CaCO3 and dolomite MgCa(CO3)2) and major oxides (FeO, MgO, MnO, CaO). Surface and groundwater can be impacted by leachate from these tailings if adequate control measures are not deployed. This poses a major problem, especially when the receiving waters feed a drinking water source or are associated with fragile ecosystems. However, unlike acid mine drainage (AMD), which is widely documented, AD is still poorly studied, although it can have significant impacts on receiving environments.
In this context, the present study aims to evaluate the geochemical behaviour of AlkD-generating Fe-Ti slags. The main scientific objectives of this thesis are as follows: (1) to evaluate the physicochemical characteristics and mineralogy of Fe-Ti slag collected at the storage site of the Rio Tinto Fer et Titane (RTFT) metallurgical plant in Sorel-Tracy; (2) assess the mobility of contaminants present in these slags; and (3) compare their geochemical behavior and evaluate their potential for DA generation.
Six samples of Fe-Ti slag (PH1, PH2, PH3, Pkiln, Oxides UGS and UAE) were sampled at Rio Tinto Iron & Titane's Sorel-Tracy Smelter (Quebec). A physicochemical (particle size, relative density, specific surface area, pulp pH, total sulphur/carbon) and mineralogical characterization by X-ray diffraction (XRD) and scanning energy dispersive electron microscopy (SEM-EDS) of these residues was performed. Single leaching (toxicity characteristic leaching procedure (TCLP) and synthetic precipitation leaching procedure (SPLP), multiple leaching tests (sequential extraction procedure - PES) and kinetic tests (column and wet cell) were performed to assess the mobility of contaminants in the short and long term. Once the kinetic column testing was completed, the columns were dismantled, and slag samples were collected and recharacterized. Sequential extractions were performed to assess changes in the mobile fractions of metals. A depletion kinetics (mobilization of elements) of the elements Ca, Mg, Mn, Si, Ni and Cr were then performed to assess the extent of their release during the rinsing cycles, and to compare their behavior.
The results of the physicochemical and mineralogical characterizations showed that the pulp pH of most of the residues was close to neutral (pH between 7 and 9). Only the Pkiln residues (concentrator rejection consisting mainly of plagioclases, spinel and mica - phlogopite) and the oxides of the upgraded titania slag (UGS) had pulp pH that stood out from the others (acidic and alkaline pH of 4.86 and 11, respectively). All tailings contained high Fe and Ti grades, an expected result for metallurgical by-products of hemo-ilmenite ore (low Ti, for SKU oxides). Except for UGS oxides, all residues consisted mainly of oxides/hydroxides (ilmenite - FeTiO3, hematite - Fe2O3 and magnetite - Fe3O4) and silicates (phlogopite - KMg3AlSi3O10(OH)2, albite - NaAlSi3O8). The UGS oxides, due to their transformation process (generated by pyro-hydrolysis of the acidic liquid resulting from the process of enrichment of the titanium dioxide content by carbochlorination), contained only the minerals chromite (FeCr2O4) at the beginning, maghemite (γFe2O3) and periclase (MgO).
TCLP, SPLP leaching and sequential extractions have shown that Fe-Ti slag is non-hazardous but leachable and can be managed in co-disposition with solid discharges, except for UGS oxides which have a Cr concentration (0.55 mg/L) exceeding the "high risk" criterion of D019. The SPLP assay did not show a significant difference in the identification of the leaching potential of these tailings compared to TCLP. Sequential extractions showed that soluble/exchangeable (F1) and carbonate-associated (F2) fractions were mainly dominated by Ca, Mg and sulphates. In contrast, the reducible fractions (F3) and total extractable metals (F4) were dominated by Fe, Al and sometimes Zn and V.
Kinetic tests in columns and wet cells showed that only the UGS oxide residue is AlkD generating (pH 11) while the others are DNC generating (pH between 7 and 9). In addition, most contaminants (Al, Ca, Mg, S, Cu, V and Zn) found in the leachates from the column tests originate from the soluble/exchangeable fractions and associated with the carbonates of these residues.
Post-test mineralogical characterization revealed a sharp decrease in the percentages of chromite (95% to 2% for UGS oxides and 15% below the detection limit for PH1, respectively), albite (37% to 18% for PH2 and 32% to 16% for PH3, respectively) and muscovite (19% to 2% for PH1 and 9% to 6% for UAE, respectively) potentially responsible for increasing pH, and consequently, for the generation of AlkD and DNC. In addition, sequential extractions applied to the post-dismantling samples showed a decrease in the concentration of sulphates, Ca and in most cases Mg in the F1 and F2 fractions, which explains the sulphur depletion observed in the samples subjected to column tests. A decrease in Fe and Zn is also observed in the F3 and F4 fractions while an increase in V is observed in these fractions. Depletion kinetics analysis revealed that Mg and Mn exhibit slow and partial depletion, generally retaining more than 96% of their initial content after 7 cycles, reflecting moderate leachability. The Pkiln residue is distinguished by a slightly more pronounced loss, suggesting a faster mobilization of Mg versus other cations in this matrix.
The present project has therefore made it possible to deepen the knowledge related to the mechanisms of contaminant release as well as the generation of AlkD from Fe-Ti metallurgical slag. The identification of the mineral phases responsible for the generation of AlkD, as well as potentially leachable contaminants, is an important scientific contribution. Indeed, the knowledge obtained will help in the choice of the AlkD treatment method on the RTFT site but also in anticipating the geochemical behavior of the slag in the future. Finally, the knowledge and methodological approaches acquired during this study could be applicable to other metallurgical discharges to better determine their behaviour, fate and management
Planification des horaires des médecins au sein du service d'urgence
No full textCette recherche se concentre sur la planification des horaires des médecins au sein du service d’urgence. L’objectif est d’attribuer des jours et des quarts de travail aux médecins tout en respectant les règlements du département d’urgence et ses contraintes afin de répondre aux différents critères. En tenant compte de divers critères stochastiques, un modèle de programmation mathématique a été formulé afin de faciliter cette tâche, tout en intégrant certaines exigences hospitalières influant sur la faisabilité des horaires.
Cette recherche s’est articulée autour de trois étapes : la première consistait à minimiser le nombre de patients non traités en alignant la productivité des médecins avec la demande; la deuxième visait l’équilibrage de la charge de travail entre les médecins et l’analyse de son impact sur le nombre de patients traités; enfin, la troisième a introduit la dimension stochastique à travers une simulation de type Monte Carlo.
Deux approches de résolutions méta-heuristiques, notamment l’algorithme génétique et l’algorithme du cerf rouge, ont ensuite été mises en œuvre, en intégrant également des méthodes de la recherche locale afin de résoudre certaines étapes spécifiques de ce problème. Pour finir par une étude computationnelle afin d’évaluer les performances associées à chaque objectif
Acclimatation thermique de la photosynthèse et de la respiration de différentes sources génétiques de l'épinette blanche le long d'un gradient climatique
Full text linkLes changements climatiques actuels et à venir posent un défi majeur pour la survie des essences forestières boréales, nécessitant l’élaboration de stratégies telles que la migration assistée pour maintenir la productivité et la résilience des écosystèmes. Il s’agit d’un déplacement intentionnel des essences forestières de leur zone de distribution actuelle vers des régions où le climat est prévu devenir plus favorable, dans le but de limiter les risques de baisse de productivité et de préserver la résilience des écosystèmes face au changement climatique.
L’objectif de cette étude était d’évaluer les réponses de photosynthèse et de respiration de l’épinette blanche (Picea glauca [Moench] Voss) vis-à-vis les conditions climatiques de son aire de répartition au Québec. Dix sources génétiques représentant une partie importante de l’aire de répartition de l’épinette blanche au Canada ont été sélectionnées. Les semis ont ont été exposés pendant l’ensemble de la saison de croissance à des conditions de température moyenne actuelle (basée sur les normales climatiques établies au cours des 30 dernières années) de la saison de croissance dans le sud du Québec (Ta), et aux conditions extrêmes observées dans les marges de distribution, soit les traitements extrêmes Sud (Ta+4°C) et Nord (Ta-3°C) de l’espèce. L’étude visait plus spécifiquement à comparer les réponses photosynthétique et respiratoire aux traitements thermiques appliqués, et à investiguer l'adaptation locale et lala plasticité phénotypique en fonction de l’origine des semences.
Les résultats ont révélé que la réponse de la température optimale de photosynthèse aux conditions de croissance variait selon l'origine des semis initialement choisis pour l’étude c’est-à-dire les populations. Cependant, la température optimale de photosynthèse se situait dans une plage relativement étroite de 23 ± 2 °C pour l'ensemble des traitements, suggérant une contrainte physiologique fondamentale chez l'espèce. Les taux de respiration ont montré une différenciation marquée entre les sources génétiques, avec des taux significativement plus élevés chez les populations du Nord comparativement à celles du Sud dans la plupart des conditions de croissance. Cette tendance s'est toutefois inversée aux températures les plus élevées, où la source du Sud a présenté des taux légèrement supérieurs.
L'étude a également mis en évidence une variation significative des réponses thermiques entre les populations du Nord et du Sud. La population du Nord a présenté des valeurs plus élevées du taux maximal de carboxylation (Vcmax) et de la vitesse maximale de transport d’électrons (Jmax) à des températures élevées dans des conditions de croissance à haute température, démontrant une capacité inattendue de plasticité adaptative aux conditions de réchauffement extrême. En revanche, la population du Sud a montré des valeurs plus élevées aux températures de mesures au-delà de 35°C de Vcmax et Jmax dans des conditions de croissance plus modérées (Ta) et plus fraîches (Ta-3°C). Ces résultats remettent en question l'hypothèse simple selon laquelle les populations méridionales seraient nécessairement mieux adaptées aux températures élevées, et suggèrent des mécanismes d'adaptation thermique plus complexes que prévu initialement.
L'énergie d’activation a été utilisée pour comparer les valeurs mesurées et prédites de Vcmax et Jmax. Les analyses ont montré que les modèles standards de prédiction, basés sur une énergie d'activation fixe, ne parvenaient pas à capturer adéquatement la réponse photosynthétique des différentes populations aux températures extrêmes. Ces écarts suggèrent que les populations d'épinette blanche possèdent des adaptations métaboliques spécifiques à leur origine qui modifient leur réponse enzymatique à la température, particulièrement aux limites de leur tolérance thermique.
Les résultats montrent une variation intraspécifique parmi les semis d’épinette blanche, ces variations doivent être intégrées dans les modèles de prédiction des réponses des écosystèmes forestiers face aux changements climatiques et dans l’élaboration de stratégies de migration assistée
Les facteurs de rétention des employés : cas du secteur manufacturier
Full text linkLe Canada est confronté à une pénurie de main-d’oeuvre. Une meilleure compréhension des facteurs qui influencent le roulement du personnel peut aider à formuler de meilleures stratégies afin de diminuer le taux le roulement et augmenter la productivité en contexte de concurrence féroce. La présente étude porte sur l’exploration de facteurs de la rétention du personnel dans un contexte de pénurie de main-d’oeuvre.
Notre méthodologie de recherche est quantitative avec diverses analyses, à savoir l’analyse en composantes principales (ACP), la corrélation et la régression économétrique. L’ACP nous a permis de construire des indicateurs synthétiques de la satisfaction et de la motivation
au travail. Par ailleurs, la corrélation et les régressions économétriques nous ont permis de mettre en évidence les relations existantes entre la satisfaction, la motivation et la rétention des employées au travail sans oublier les déterminants sociodémographiques. La population à l’étude est constituée de l’ensemble des emplois d’une entreprise manufacturière québécoise de la région d’Abitibi-Témiscamingue qui est spécialisée dans la conception, la fabrication et la réparation de produits métalliques.
Les résultats de cette recherche nous révèlent que les employés qui bénéficient du meilleur processus de motivation peuvent manifester une plus grande motivation et afficher un niveau plus élevé de satisfaction au travail. Par conséquent, leur intention de rester augmente et le taux de roulement diminue. De plus, des facteurs sociodémographiques augmentent aussi la probabilité de rester en emploi et réduisent en conséquence le taux de roulement. Cette étude contribue de manière significative à la littérature existante sur la motivation, la satisfaction et la rétention des employés en examinant l’aspect inexploré de la satisfaction de différentes manières (satisfaction extrinsèque et intrinsèque) et ouvre d’autres perspectives de recherche.
Bien que les conditions de travail aient nettement progressées depuis le milieu du XXe siècle, quitter ou avoir l’intention de quitter est toujours la grande préoccupation pour toute entreprise. Mettre en place des stratégies efficaces pour la rétention de la main-d’oeuvre est une pratique gagnante et bénéfique pour les entreprises dans un contexte de pénurie de maind’oeuvre .Les prochaines recherches pourront se pencher davantage sur cette question
Impact of mining sites revegetated with native flowering plants on communities of pollinator insects in the context of the boreal forest / Impact des sites miniers végétalisés avec des plantes à fleurs indigènes sur les communautés d'insectes pollinisateurs dans le contexte forestier boréal
Full text linkRésumé
La végétalisation des sites miniers est une obligation légale au Québec, ainsi que dans plusieurs provinces canadiennes et aux États-Unis. Le but est de retourner un site minier à un état satisfaisant après des efforts de restauration. Les objectifs antérieurs des approches de végétalisation consistaient principalement à reverdir les surfaces et à limiter les effets de l’érosion. Dernièrement, les efforts se sont axés sur la capacité des sols dégradés, ce qui inclut des sols miniers végétalisés, à fournir des services écosystémiques supplémentaires. Ce projet met l’accent sur les services écosystémiques de création d’habitats pour les insectes pollinisateurs en utilisant des plantes à fleurs indigènes pour effectuer la végétalisation des sites miniers. L’étude a été effectuée dans le contexte de l’écosystème de la forêt boréale en Abitibi-Témiscamingue dans l’ouest du Québec.
Premièrement, le projet a examiné l’Asclepias syriaca, une des espèces d’asclépiades qui sert de plante hôte pour le papillon monarque, Danaus plexippus, une espèce en voie de disparition. Nous avons testé l’hypothèse que D. plexippus aura un taux de survie semblable sur les sites miniers végétalisés avec cette espèce et sur des sites témoins en bord de route.
Le deuxième volet est axé sur les communautés d’insectes pollinisateurs présents sur la verge d’or du Canada, Solidago canadensis, une plante pionnière polyvalente utilisée sur des sites miniers végétalisés. L’abondance et la diversité d’insectes pollinisateurs ont été comparées sur des sites miniers végétalisés et des sites témoins en bord de route.
Le plan expérimental impliquait 9 dispositifs en blocs complets aléatoires sur 8 sites miniers en Abitibi-Témiscamingue. Huit sites témoins ont été choisis avec A. syriaca ou S. canadensis. Les suivis sur le terrain ont été effectués pendant les étés 2021 et 2022. Les variables mesurées pour D. plexippus et A. syriaca incluent : la température, la hauteur des plantes, le nombre de feuilles, le nombre d'oeufs et chenilles de D. plexippus, ainsi que les concentrations des éléments traces et nutriments dans le sol. Les variables pour S. canadensis incluent : la hauteur et densité des plantes, les concentrations des éléments traces et nutriments du sol, ainsi que le nombre d’insectes issus de la capture avec un filet et de la capture passive avec des pièges bols.
Les connaissances sur la présence de syrphes (Syrphidae) et diverses familles d’abeilles (Apidae, Halictidae, Megachilidae, etc.) sont largement concentrées dans les grands centres de population du sud du Québec. Les résultats de cette étude montrent une abondance et une diversité importante d’insectes pollinisateurs sur les sites miniers végétalisés avec la verge d’or du Canada, avec une plus grande abondance sur les sites miniers par rapport aux sites témoins. Le nombre d’individus d’insectes pollinisateurs augmentait de façon linéaire avec le nombre cumulé de tiges de S. canadensis. Cette étude apporte de nouvelles informations sur la diversité d’insectes pollinisateurs qui visitent la verge d’or du Canada sur les sites miniers végétalisés dans le contexte de l’écosystème forestier boréal d’Abitibi-Témiscamingue.
La limite nordique de la migration de D. plexippus se situe en Abitibi-Témiscamingue. Pendant la saison 2021, des chenilles de D. plexippus ont survécu jusqu’aux stades mobiles de développement larvaire (stades 4 et 5) sur 5 des 8 sites miniers investigués, tandis qu’en 2022, la présence de D. plexippus a été observée sur 1 site minier. Le facteur avec la plus grande influence sur le nombre d’individus de D. plexippus était la hauteur totale cumulée des tiges d’A. syriaca, où une taille totale plus élevée de tiges correspondait au plus grand nombre d’individus de D. plexippus. Il n’y avait aucune indication que les concentrations des éléments traces et nutriments du sol avaient un impact sur le nombre d’individus ou le taux de survie de D. plexippus sur les sites miniers.
Abstract
The revegetation of mining sites is a legal requirement in many Canadian provinces and American states; the goal is that a mining site may return to a satisfactory state after reclamation efforts. Previous objectives in revegetation practices consisted of greening the space and limiting erosion. More recent efforts have focused on the capacity for anthropogenic soils, including revegetated mines, to provide additional ecosystem services. This project focuses on ecosystem services by creating suitable habitats for communities of indigenous pollinator insects by selecting indigenous flowering plants to use in mine site revegetation. It takes place in the context of the boreal forest ecosystem in Abitibi-Témiscamingue in western Québec.
First, the project examined Asclepias syriaca, one of the host milkweed plant species for the endangered monarch butterfly, Danaus plexippus. Concentrations of nutrients such as nitrogen were examined in A. syriaca leaves and trace elements of heavy metals were measured. I tested the hypothesis that D. plexippus will have a comparable survival rate on revegetated mining sites compared with roadside control locations.
The second portion of the project focused on communities of pollinator insects on Solidago canadensis, a polyvalent pioneer forb used on revegetated mining sites. To compare feeding habitat quality between mining sites and roadside control sites, and the pollinator insect abundance and diversity was compared.
Nine experimental settings (randomized complete block design) were used on 8 different mining sites in Abitibi-Témiscamingue. A total of 8 roadside control sites were chosen as they have A. syriaca or S. canadensis growing. Fieldwork was conducted during the summers of 2021 and 2022. Variables measured for D. plexippus and A. syriaca include temperature, height of A. syriaca, number of leaves, the numbers of D. plexippus eggs and caterpillars, as well as chemical trace element and nutrient concentrations of soil. Solidago canadensis variables included temperature, wind level using the Beaufort scale, height of plants, patch density, trace element and nutrient analysis of the soil, timed focal flower observations of insect visitors, as well as active capture using net sweeps and passive capture using pan traps.
Existing knowledge regarding the presence of flower flies (Syrphidae) and diverse families of bees (Apidae, Halictidae, Megachilidae, etc.) are mostly concentrated in the large population centres of southern Québec. The results of this study show that the abundance and diversity of pollinator insects are important on mine sites revegetated with Canadian goldenrod, with a greater abundance on mine sites compared to the control sites. This study brings new information on the diversity of pollinator insects visiting Canadian goldenrod on revegetated mine sites in the context of the boreal forest of Abitibi-Témiscamingue.
The northern limit of D. plexippus’ migration lies within Abitibi-Témiscamingue. During the 2021 season, D. plexippus caterpillars survived to the mobile stages of larval development (stages 4 and 5) on 5 of the 8 mine sites, while in 2022 survival was observed on 1 mine site. The strongest influence on survival to the mobile stages of development was the pooled total height of A. syriaca stems of a plot, with higher pooled height having a higher rate of survival. There was no indication that soil trace element and nutrient analysis impacted survival rates of D. plexippus on mine sites
Effet des perturbations d'origine anthropique sur deux espèces végétales d'importance culturelle
Full text linkLa forêt boréale est soumise à de nombreuses perturbations, anthropiques comme naturelles, qui affectent non seulement le paysage, mais également les espèces végétales et animales. Ces perturbations peuvent altérer les écosystèmes et affecter la culture de certaines populations. C’est notamment le cas des communautés autochtones, dont le mode de vie dépend d’espèces d’importance culturelle pour la pratique de diverses activités traditionnelles. Il est donc nécessaire d’évaluer le devenir des espèces d’importance culturelle face aux perturbations actuelles et futures pour comprendre les répercussions environnementales et culturelles qui en découlent.
L’objectif de cette thèse était donc d’étudier l’effet de différentes perturbations en forêt boréale sur les espèces d’importance culturelle. Plus particulièrement, deux espèces d’importance culturelle ont servi de cas d’étude : Rhododendron groenlandicum (thé du Labrador) et Vaccinium angustifolium (bleuet à feuilles étroites). Ces deux espèces sont importantes dans les cultures autochtones pour leur consommation à des fins nutritionnelles et médicinales. Les feuilles de R. groenlandicum servent à soigner de nombreux maux (p. ex. tonique ou traitement du rhume). Les fruits de V. angustifolium occupent une place d’importance dans la diète autochtone, et contribuent au lien des autochtones avec leur territoire via les activités de cueillette. Ces deux espèces ont également un rôle important dans l’environnement, car elles influencent la succession forestière en limitant la colonisation et la croissance des arbres.
Les communautés autochtones ont une conscience aigüe de l’effet des perturbations sur leur territoire. Ainsi, cette thèse a été réalisée en collaboration avec trois communautés autochtones dans l’est du Québec : la communauté d’Abitibiwinni (Anicinapek), celle de Mistissini (Eeyouch) et celle de Nemaska (Eeyouch). Les territoires traditionnels de ces communautés représentent l’aire d’étude de la thèse. Ces communautés ont également choisi les espèces étudiées ainsi que certaines des perturbations à étudier.
Dans le chapitre II, l’effet des changements climatiques et des coupes forestières sur la répartition des deux espèces dans le futur a été évalué. Les changements climatiques, surtout s’ils sont importants, entraîneront une diminution de la présence des deux espèces dans le paysage boréal. Cette diminution sera due à une augmentation de la proportion de feuillus dans le paysage, défavorables à la présence des deux espèces étudiées, à cause d’une forte augmentation de fréquence et sévérité des feux. L’effet des coupes forestières s’additionnera à celui des changements climatiques, accentuant davantage la proportion de feuillus dans le paysage. En conséquence, pour maintenir les deux espèces étudiées dans le paysage, il est nécessaire de limiter l’augmentation de la proportion de feuillus. Pour ce faire, il faudrait prendre en compte les zones forestières susceptibles de brûler lors de la planification des coupes, et planter des conifères plus adaptés à des feux fréquents, comme le pin gris, pour maintenir la proportion de conifères dans le paysage.
Dans le chapitre III, l’effet de la présence d’une mine ou d’une ligne hydroélectrique sur les composés d’intérêt médicinal de R. groenlandicum a été étudié. La présence de différentes mines (or, cuivre et lithium) entraîne une diminution de la concentration en (poly)phénols, des composés d’intérêt pour la santé humaine, dans les feuilles de l’espèce. À l’inverse, la présence d’une ligne hydroélectrique entraîne une augmentation des (poly)phénols. Cela implique que le potentiel médicinal de l’espèce serait diminué par les mines, et augmenté par les lignes hydroélectriques. Cependant, d’autres facteurs sont à considérer avant de conclure quant aux propriétés médicinales de R. groenlandicum. En effet, les perturbations peuvent être associées avec la présence de polluants néfastes pour la santé humaine. Cet aspect a donc besoin d’être évalué avant d’émettre de potentielles recommandations pour la santé humaine.
Dans le chapitre IV, l’effet de ces deux mêmes perturbations sur les composés d’intérêt nutritionnel de V. angustifolium a été étudié. D’autres éléments ont également été considérés pour obtenir un portrait plus complet de l’effet des perturbations sur cette espèce, à savoir les propriétés du sol et le microbiome du sol. La présence d’une mine ou d’une ligne hydroélectrique n’entraîne pas d’effet notable sur les composés d’intérêt nutritionnel de V. angustifolium. Cela peut s’expliquer par la production de composés différents d’une espèce à l’autre pour répondre aux perturbations. De plus, il est possible que les fruits soient exposés de façon différente aux perturbations que les feuilles. En revanche, les mines et les lignes hydroélectriques influencent les propriétés du sol et le microbiome du sol. Le sol à proximité des mines est plus concentré en métaux, notamment en cuivre et fer, résultant en une abondance plus élevée de microorganismes tolérants aux métaux tels que le genre de champignon Oidiodendron. Le sol sous les lignes hydroélectriques est pauvre en carbone, et contient divers débris ligneux, ce qui peut expliquer l’abondance plus élevée de microorganismes saprotrophes tels que la classe de bactérie Ktedonobacteria. Enfin, deux taxons bactériens se sont montrés prometteurs pour améliorer le potentiel nutritif et médicinal de V. angustifolium. Les classes Bacilli et Desulfitobacteriia, bien que n’étant pas affectées par les mines et lignes hydroélectriques, étaient liées à des concentrations plus élevées de (poly)phénols dans les fruits de V. angustifolium. En trouvant les conditions environnementales favorables à ces deux classes bactériennes, il serait possible d’optimiser leur abondance, et ainsi les concentrations en (poly)phénols des bleuets.
Cette thèse permet de mettre en lumière les effets complexes des perturbations sur les espèces d’importance culturelle, et la nécessité d’utiliser différentes approches pour les étudier adéquatement. En effet, les effets des perturbations sont multiples, peuvent interagir, et ne sont pas toujours facilement visibles au premier abord. De plus, les perturbations peuvent avoir des conséquences environnementales, mais également socio-culturelles, lorsqu’elles touchent des espèces utilisées par les autochtones par exemple. Il est donc important d’évaluer l’effet des perturbations sur les espèces végétales de façon complète afin de mieux comprendre les conséquences qui en découlent et de prendre les décisions adaptées pour limiter ces conséquences
Upstream geomineralurgical characterization of a sedimentary phosphate deposit for mine waste sustainable management and valorization purposes
Full text linkRÉSUMÉ
L'industrie minière au Maroc joue un rôle primordial dans l'économie du pays, notamment grâce à l'extraction de minéraux tels que le phosphate, l'argent, l'or, le zinc, le cuivre, le cobalt, la fluorite, et la barite. Toutefois, cette industrie génère d'importantes quantités de déchets miniers qui doivent être gérés efficacement. Les déchets miniers comprennent des matériaux tels que les résidus, les roches stériles, les boues, les eaux minières et les produits chimiques qui restent après l'extraction des minéraux. Ce projet de thèse se focalise sur l'industrie minière des phosphates, un secteur connu pour produire des quantités substantielles de stériles rocheux des phosphates (SRP). Ces stériles, sous-produits de l'extraction du phosphate, sont souvent mélangés et stockés en surface sous forme de grandes haldes de stériles, ce qui les rend difficiles à réhabiliter. Les stériles sont principalement des couvertures et des intercalaires, composés essentiellement de carbonates, d'argiles, de marnes et de silex.
L'objectif principal du présent travail est de s'orienter vers l'étude des SRP en amont de la chaîne minière dans la mine de Benguerir, au Maroc, afin de caractériser chaque lithologie séparément. Cette approche vise à fournir une compréhension détaillée et complète de la composition, des caractéristiques et des applications potentielles des stériles, facilitant ainsi l'identification des opportunités de réutilisation ou de valorisation efficace de ces sous-produits. En conséquence, trois objectifs spécifiques ont été définis : i) comprendre les propriétés géologiques et géomécaniques des SRP en vue de leurs potentielles applications dans le domaine génie civil ; ii) évaluer la géochimie et le comportement environnemental des SRP ; iii) adopter une approche intégrée de l'utilisation durable des SRP (p. ex. remblais routiers). Trois hypothèses ont été formulées dans cette thèse : i) la caractérisation géominéralurgique en amont permet d'explorer les possibilités de valorisation des SRP, ii) la réalisation d'une évaluation géo-environnementale complète en amont des SRP permet d'identifier les risques potentiels et d'explorer les possibilités de récupération des ressources, et iii) la proposition de lignes directrices pour la valorisation des SRP permettra de les transformer en ressources précieuses, contribuant ainsi à la gestion durable des déchets et à l'utilisation efficace des ressources.
Pour atteindre ces objectifs, l'approche méthodologique a débuté par une étude bibliographique approfondie qui a servi de base aux étapes suivantes. Cette première phase a été suivie par des missions sur le terrain portant sur le carottage et la collecte d'échantillons. Une stratégie d'échantillonnage méticuleuse a été élaborée, combinant des méthodes aléatoires et ciblées afin de garantir un processus de collecte de données complet. Les échantillons prélevés ont ensuite fait l'objet de divers tests de caractérisation et d'analyses portant sur les aspects géologiques, géomécaniques, pétrographiques, minéralogiques, chimiques et environnementaux. Ces analyses ont permis d'obtenir une compréhension globale de la composition et des propriétés des intercalaires. L'intégration des paramètres géologiques (lithologie et épaisseur) dans un cadre de géomodélisation a permis d'estimer les volumes mais aussi de mettre en évidence la distribution du gisement. Enfin, cette approche méthodologique a permis de réaliser une analyse approfondie et multidimensionnelle essentielle à la prise de décision en matière de gestion des ressources et de conservation de l'environnement, en proposant des lignes directrices pour les voies de valorisation. Les résultats de chaque partie sont résumés dans ce qui suit.
Les résultats de la caractérisation géologique obtenus grâce aux descriptions lithologiques et à l'analyse structurale ont révélé la présence de neuf couches de phosphate et huit intercalaires, en plus de la découverture. En outre, quatre catégories de SRP ont été identifiées : carbonate, siliceuse, argile/marne et phosphate. L'évaluation géomécanique des échantillons de sols a montré un indice de plasticité (IP) moyen de 50% et une valeur de bleu de méthylène (VBM) de 7,1, les classant ainsi dans la classification A3-A4 qui correspond à des sols marneux plastiques et argileux. D'autre part, les échantillons de roche présentent des propriétés mécaniques remarquables, en particulier en termes de résistance à la compression uniaxiale (UCS), de la valeur d'abrasion de Los Angeles (LA) et de valeur de micro-Deval (MD). Notamment, les valeurs moyennes de résistance à la compression sont de 104 MPa pour le silex, 35 MPa pour le silex phosphaté, 32 MPa pour la silexite, 26 MPa pour le calcaire, 11 MPa pour le phosphate induré et 8 MPa pour le calcaire marneux.
Les résultats de l'évaluation géochimique et environnementale des SRP ont révélé une composition principalement constituée de calcite, de dolomite, d'apatite et de quartz, avec la présence de phases mineures supplémentaires telles que des minéraux argileux. D'un point de vue chimique, les SRP sont dominés par les principaux oxydes suivants : CaO et MgO, SiO2 et P2O5. Les éléments traces présents dans les échantillons ont été classés en trois groupes distincts en fonction de leurs concentrations : un groupe comprenant Zn et Cr avec des concentrations supérieures à 150 ppm, un groupe contenant Ba, V, Ni, Zr, Y, U, Cu, Cd et Co avec des concentrations comprises entre 10 et 150 ppm, et un groupe d'éléments traces avec des concentrations relativement plus faibles (< 10 ppm), comprenant Rb, Pb, As, Mo, Se, Sc, Ga, Nb, Th, Hf, Sb, et Cs. Sur le plan environnemental, les résultats des tests de lixiviation ont indiqué que les lixiviats présentaient un pH neutre à alcalin de 6±0,6 à 9,1±0.3 pour tous les échantillons, ce qui indique un potentiel de neutralisation élevé de 38 à 991 kg CaCO3/t. En outre, la libération des éléments majeurs (Ca, Mg, K, Si, Sr et P) et des éléments traces (As, Ba, Cd, Cr, Se et U) est restée dans les limites des normes internationales, à savoir la réglementation de l'Agence américaine pour la protection de l'environnement (USEPA) et la norme universelle de traitement (UTS) ; ce qui confirme la nature non dangereuse des stériles phosphatés. Par conséquent, les SRP étudié peuvent être considéré comme matière première naturelle viable convenant à diverses applications civiles.
L'étude de la valorisation potentielle des SRP, en particulier les lithologies d'argile marneuse et de calcaire marneux dans les remblais routiers, une étude à multiples facettes qui combine l'expérimentation, l'analyse de la stabilité et l'évaluation économique. Une caractérisation détaillée a révélé que les échantillons sont principalement composés de CaO, SiO2 et MgO, avec des phases minérales dominantes comprenant du quartz, de la calcite, de la dolomite, de l'apatite et des minéraux argileux. Les évaluations environnementales ont classé les matériaux comme des déchets non dangereux, ouvrant ainsi la voie à leur utilisation en toute sécurité. L'analyse géotechnique a classé le calcaire marneux et l'argile marneuse comme appartenant à des catégories spécifiques, ce qui indique qu'ils conviennent comme matériaux de remblai durables. En outre, l'analyse de la stabilité a confirmé ce fait en déterminant que des remblais d'une hauteur maximale de 10 mètres utilisant de l'argile marneuse sont réalisables avec des facteurs de sécurité satisfaisants. Pour le calcaire marneux, un soutien supplémentaire, tel qu'un banc d'enrochement, peut permettre des remblais de hauteur similaire avec des marges de sécurité adéquates. En outre, une évaluation économique a souligné la rentabilité de l'utilisation des matériaux SRP dans un rayon de 28 km autour du site minier, ce qui en fait une alternative viable aux matériaux traditionnels pour les projets de construction.
Les résultats géomécaniques, géochimiques, minéralogiques et environnementaux ont révélé que les SRP présentent un potentiel important de réutilisation bénéfique. Les résultats suggèrent que les SRP peuvent être efficacement réutilisés dans des secteurs tels que le génie civil, l'industrie du ciment, la construction de routes, la récupération du phosphate résiduel et la neutralisation du drainage minier acide. Un guide structuré des voies de valorisation des SRP a été proposé, offrant un cadre structuré pour l'exploration des voies de valorisation potentielles des stériles phosphatés. Le présent projet a permis de faire progresser les connaissances sur les déchets des mines de phosphate en amont et de mettre en évidence l'importance des pratiques durables et de l'optimisation des ressources dans diverses applications industrielles.
ABSTRACT
The mining industry in Morocco plays a crucial role in the country's economy, mainly through the extraction of minerals like phosphate, silver, gold, zinc, copper, cobalt, fluorite, barite, etc. However, this industry generates substantial quantities of mining waste that must be effectively managed. Mining waste includes materials such as tailings, rock, sludge, and mine water left over after the extraction of minerals. This thesis project focuses on the phosphate mining industry, a sector notorious for producing substantial amounts of phosphate waste rock (PWR). This waste rock, a byproduct of phosphate extraction, is often mixed and stored on the surface as large waste rock piles (WRPs), which makes it difficult to rehabilitate. The PWRs are mainly overburden and interburdens, primarily composed of carbonates, clays, marls, and flints.
The main aim of the present work is to provide a detailed and comprehensive understanding of the waste rock's composition, characteristics, and potential applications from phosphate exploitation, facilitating the identification of opportunities for effectively reusing or valorizing these by-products. Accordingly, three specified objectives were defined: i) understanding the geological and geomechanical properties of PWR given their potential civil applications, ii) assess the geochemistry and environmental behavior of PWR, and iii) Integrated approach to sustainable utilization of PWR in road embankments. Three hypotheses were drawn in the thesis: i) upstream geomineralurgical characterization allows exploring opportunities for PWR valorization, ii) conducted a comprehensive upstream geo-environmental assessment of PWR allows for the identification of potential hazards and exploration opportunities for resource recovery, and iii) proposing guidelines for the valorization of PWR will successfully convert it from a previously discarded by-product into a valuable resource, contributing to sustainable waste management and resource efficiency.
To achieve these objectives, the methodological approach began with an extensive bibliographic study that laid the foundation for subsequent steps. This initial phase was followed by field missions focused on core drilling and sample collection. The sampling strategy consisted of combining random and targeted methods to ensure a comprehensive data collection process. Various characterization tests and analyses were then conducted on the collected samples, encompassing geological, geomechanical, petrographic, mineralogical, chemical, and environmental aspects. These analyses provided a global understanding of the interburdens composition and properties. The integration of the geological parameters (lithology and thickness) into a geomodeling framework allowed for volume estimations but also illuminated deposit distribution. Finally, this methodological approach ensured a thorough, multidimensional analysis essential for informed decision-making in resource management and environmental conservation by proposing guidelines for valorization pathways. The results of each part are summarized in the following.
The geological characterization results obtained through lithological descriptions and structural analysis have revealed the presence of nine phosphate layers in addition to the overburdens and eight interburdens in the studied area. Furthermore, four distinct types of PWR have been identified: carbonate, siliceous, marly clay, and phosphate. The geomechanical assessment of soil-like samples has shown an average plasticity index (PI) of 50% and a methylene blue value (MBV) of 7.1, thus categorizing them within the A3–A4 classification as plastic and clayey marl soils. On the other hand, the hard rock samples exhibit remarkable mechanical properties, particularly in terms of their uniaxial compressive strength (UCS), Los Angeles abrasion value (LA), and micro-Deval value (MD). Notably, the average compressive strength values stand at 104 MPa for flint, 35 MPa for phosphate flint, 32 MPa for silexite, 26 MPa for limestone, 11 MPa for indurated phosphate, and 8 MPa for marly limestone, showcasing the diverse mechanical characteristics of the rock formations present in the studied area.
The results of the geochemical and environmental assessment of PWR revealed a composition primarily comprised of calcite, dolomite, apatite, and quartz, with additional minor phases like clay minerals. Chemically, the PWRs are dominated by the following major oxides: CaO, MgO, SiO2 and P2O5. Trace elements within the samples were categorized into three distinct groups based on their concentrations: a group including Zn, and Cr with concentrations exceeding 150 ppm, a group containing Ba, V, Ni, Zr, Y, U, Cu, Cd, and Co with concentrations ranging between 10 to 150 ppm, and a group of trace elements with relatively lower concentrations (< 10 ppm), including Rb, Pb, As, Mo, Se, Sc, Ga, Nb, Th, Hf, Sb, and Cs. Environmentally, the leachates exhibited a neutral to alkaline pH range of 6±0.6 to 9.1±0.3 across all samples, indicating a high neutralizing potential of 38 to 991 kg CaCO3/t. Furthermore, the leaching test results indicated that the release of major (Ca, Mg, K, Si, Sr, and P) and trace (As, Ba, Cd, Cr, Se, and U) elements remained within international standard limits such as the United States Environmental Protection Agency (USEPA) regulations and the universal treatment standard (UTS); this is confirming the non-hazardous nature of the PWR. Consequently, the studied PWR is a viable natural raw material suitable for various civil applications.
The investigation into the potential use of PWR, particularly marly clay and marly limestone lithologies in road embankments, is a multi-faceted study that combines experimentation, stability analysis, and economic evaluation. Detailed characterization revealed that the samples are primarily composed of CaO, SiO2, and MgO, with dominant mineral phases including quartz, calcite, dolomite, apatite, and clay minerals. Environmental assessments categorized the materials as non-hazardous waste, paving the way for their safe utilization. Geotechnical analysis classified marly limestone and marly clay as belonging to specific categories, indicating their suitability as embankment materials. Furthermore, the stability analysis supported this by determining that embankments up to 10 meters in height using marly clay are feasible with satisfactory safety factors. For marly limestone, additional support, such as a rock-fill bench, can allow for embankments of similar height with adequate safety margins. Moreover, an economic evaluation underscored the cost-effectiveness of using PWR materials within a radius of 28 km from the mine site, making them a viable alternative to traditional materials for construction projects.
Through the geomechanical, geochemical, mineralogical, and environmental findings, it has been revealed that PWR holds significant potential for beneficial reuse. The findings suggest that PWR can be effectively repurposed in sectors like civil engineering, cement industry, road construction, phosphate recovery, and acid mine drainage neutralization. A structured guideline of the valorization pathways of PWR was proposed, offering a structured framework for exploring the potential valorization avenues of PWR. The present project progressed the knowledge of upstream characterization of phosphate mine waste and set up promising underscores the importance of sustainable practices and resource optimization in various industrial applications