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Grant: Alliance Grants

Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue

$51,500.00

Passive treatment of alkaline drainage from iron and titanium metallurgical slag

FY 2023-24

Summary
Mining and metallurgy generate, among other waste, alkaline drainage (AlkD) producing tailings. AlkD is characterized by a pH above 9 and variable concentrations of metals and sulfate. Passive treatment is often used for the rehabilitation of mine drainage generating mine sites. However, there is a critical lack of knowledge on passive treatment of AlkD. The 3-year applied research project focuses on the passive polishing of an AlkD generated by iron and titanium (Fe-Ti) slag tailings from an active metallurgical site impoundment. As systematic monitoring data shows mostly a high pH-related issue, with inconsistent exceeding concentrations of other contaminants, the project attempts to evaluate the feasibility of AlkD passive polishing using locally available materials, including the responsible processes for pH decrease and system stability over time. Precisely, the long-term general objectives of this project are to (i) generate novel knowledge and relevant tools for accurate environmental characterization of Fe-Ti slag tailings from the Sorel-Tracy metallurgical plant, and (ii) design passive treatment for AlkD generated from the waste. The specific objectives are to: SO1) Evaluate the contaminant leaching potential of Fe-Ti slag tailings; SO2) Predict the evolution of drainage water chemistry, based on historical field monitoring data and laboratory setting test results; SO3) Evaluate the impact of influence factors and propose design criteria for passive treatment of AlkD using materials available on or near the site. Results on the efficiency of selected materials and the associated costs will benefit the Canadian mining companies and governments facing similar contamination issues to improve the selection of the most appropriate materials. L'exploitation minière et la métallurgie génèrent, entre autres rejets, des résidus produisant un drainage alcalin (AlkD). AlkD se caractérise par un pH supérieur à 9 et des concentrations variables de métaux et de sulfate. Le traitement passif est souvent utilisé pour la restauration des sites miniers générateurs de drainage minier. Cependant, il existe un manque critique de connaissances sur le traitement passif de l'AlkD. Le projet de recherche appliquée d'une durée de 3 ans porte sur le polissage passif d'un AlkD généré par des résidus de scories de fer et de titane (Fe-Ti) provenant d'un bassin de retenue d'un site métallurgique actif. Comme les données de surveillance systématique montrent principalement un problème lié au pH élevé, avec des concentrations incohérentes d'autres contaminants, le projet tente d'évaluer la faisabilité du polissage passif AlkD en utilisant des matériaux disponibles localement, en incluant l'évaluation des processus responsables de la diminution du pH et de la stabilité du système au fil du temps. Précisément, les objectifs généraux à long terme de ce projet sont de (i) générer de nouvelles connaissances et des outils pertinents pour une caractérisation environnementale précise des résidus de scories Fe-Ti de l'usine métallurgique de Sorel-Tracy, et (ii) concevoir un traitement passif pour l'AlkD généré par les rejets. Les objectifs spécifiques sont les suivants : OS1) Évaluer le potentiel de lixiviation des contaminants des résidus de scories Fe-Ti; SO2) Prédire l'évolution de la chimie des eaux de drainage, sur la base des données historiques de surveillance sur le terrain et des résultats des tests en laboratoire ; SO3) Évaluer l'impact des facteurs d'influence et proposer des critères de conception pour le traitement passif de l'AlkD à l'aide de matériaux disponibles sur ou à proximité du site. Les résultats sur l'efficacité des matériaux sélectionnés et les coûts associés profiteront aux sociétés minières canadiennes et aux gouvernements confrontés à des problèmes de contamination similaires et à l'amélioration de la sélection des matériaux les plus appropriés.
Program
Alliance Grants
Location
Quebec, Canada
Recipient Type
Academia
Type
Grant
Source
NSERC's Awards Data

As published

Application id
577408-2022
Name nom
Neculita, Carmen Mihaela CM
Department département
Institut de recherche en mines et en environnement (IRME)
Organization id
47
Institution établissement
Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue
Province en
Québec
Province fr
Québec
Country en
CANADA
Country fr
CANADA
Fiscal year exercice financier
2023
Competition year année de concours
2022
Award amount
51500
Program id
ALLRP
Program name en
Alliance Grants
Program name fr
Subventions Alliance
Group en
RESEARCH PARTNERSHIPS
Group fr
PARTENARIATS DE RECHERCHE
Committee code
96
Committee name en
RPP Internal Decision Cttee
Committee name fr
Cté de décision interne - PPR
Area of application code
702
Area of application group en
Transportation systems and services
Area of application group fr
Services et systèmes de transport
Area of application en
Water
Area of application fr
Maritime
Research subject code
1501
Research subject group en
Environmental engineering
Research subject group fr
Water quality, pollution
Research subject en
Génie de l'environnement
Research subject fr
Qualité de l'eau, pollution
Application title
Passive treatment of alkaline drainage from iron and titanium metallurgical slag
Keyword
alkaline drainage; biogeochemistry; environmental engineering; mining environment; passive treatment; water treatment
Application summary
Mining and metallurgy generate, among other waste, alkaline drainage (AlkD) producing tailings. AlkD is characterized by a pH above 9 and variable concentrations of metals and sulfate. Passive treatment is often used for the rehabilitation of mine drainage generating mine sites. However, there is a critical lack of knowledge on passive treatment of AlkD. The 3-year applied research project focuses on the passive polishing of an AlkD generated by iron and titanium (Fe-Ti) slag tailings from an active metallurgical site impoundment. As systematic monitoring data shows mostly a high pH-related issue, with inconsistent exceeding concentrations of other contaminants, the project attempts to evaluate the feasibility of AlkD passive polishing using locally available materials, including the responsible processes for pH decrease and system stability over time. Precisely, the long-term general objectives of this project are to (i) generate novel knowledge and relevant tools for accurate environmental characterization of Fe-Ti slag tailings from the Sorel-Tracy metallurgical plant, and (ii) design passive treatment for AlkD generated from the waste. The specific objectives are to: SO1) Evaluate the contaminant leaching potential of Fe-Ti slag tailings; SO2) Predict the evolution of drainage water chemistry, based on historical field monitoring data and laboratory setting test results; SO3) Evaluate the impact of influence factors and propose design criteria for passive treatment of AlkD using materials available on or near the site. Results on the efficiency of selected materials and the associated costs will benefit the Canadian mining companies and governments facing similar contamination issues to improve the selection of the most appropriate materials. L'exploitation minière et la métallurgie génèrent, entre autres rejets, des résidus produisant un drainage alcalin (AlkD). AlkD se caractérise par un pH supérieur à 9 et des concentrations variables de métaux et de sulfate. Le traitement passif est souvent utilisé pour la restauration des sites miniers générateurs de drainage minier. Cependant, il existe un manque critique de connaissances sur le traitement passif de l'AlkD. Le projet de recherche appliquée d'une durée de 3 ans porte sur le polissage passif d'un AlkD généré par des résidus de scories de fer et de titane (Fe-Ti) provenant d'un bassin de retenue d'un site métallurgique actif. Comme les données de surveillance systématique montrent principalement un problème lié au pH élevé, avec des concentrations incohérentes d'autres contaminants, le projet tente d'évaluer la faisabilité du polissage passif AlkD en utilisant des matériaux disponibles localement, en incluant l'évaluation des processus responsables de la diminution du pH et de la stabilité du système au fil du temps. Précisément, les objectifs généraux à long terme de ce projet sont de (i) générer de nouvelles connaissances et des outils pertinents pour une caractérisation environnementale précise des résidus de scories Fe-Ti de l'usine métallurgique de Sorel-Tracy, et (ii) concevoir un traitement passif pour l'AlkD généré par les rejets. Les objectifs spécifiques sont les suivants : OS1) Évaluer le potentiel de lixiviation des contaminants des résidus de scories Fe-Ti; SO2) Prédire l'évolution de la chimie des eaux de drainage, sur la base des données historiques de surveillance sur le terrain et des résultats des tests en laboratoire ; SO3) Évaluer l'impact des facteurs d'influence et proposer des critères de conception pour le traitement passif de l'AlkD à l'aide de matériaux disponibles sur ou à proximité du site. Les résultats sur l'efficacité des matériaux sélectionnés et les coûts associés profiteront aux sociétés minières canadiennes et aux gouvernements confrontés à des problèmes de contamination similaires et à l'amélioration de la sélection des matériaux les plus appropriés.
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