1. Accueil à l’entrée de la mine
2. Arrivée sous terre
3. Forages d’exploration et de définition du gisement
4. Construction des galeries
5. Développement des chantiers
6. Soutirage du minerai
7. Concassage
8. Traitement du minerai
Mine Niobec – alternative
1. Accueil
Bienvenue à la mine Niobec, une mine souterraine où l’on produit du niobium à Saint-Honoré au Québec !
La visite se sépare en deux parties :
1. Une visite sous terre, qui explore les différentes étapes pour extraire et acheminer à la surface le niobium, lequel est présent sous forme de pyrochlore (Nb2O5).
2. Une visite de l’usine de traitement où le pyrochlore (Nb2O5) contenu dans le minerai est concentré et transformé en un alliage métallique nommé ferroniobium (FeNb) qui sera vendu à nos clients.
2. Sous terre
Voici l’ascenseur qui permet aux mineurs de descendre sous terre. On le nomme « la cage ». Cette dernière permet aussi de remonter le minerai extrait.
Voici le chemin de la surface au niveau 2400, à 730 m sous la surface !
1. Départ de la surface
2. Arrivée au niveau 2400
La visite sous terre commence par une étape cruciale de l’exploitation d’un gisement : la définition des zones minéralisées.
3. Définition du gisement
Les foreurs exécutent des trous pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres afin de localiser les zones riches en minerai. Les forages d’exploration peuvent s’étendre jusqu’à près de 1 km dans différentes directions et servent à produire des échantillons de roche analysés par les géologues.
Les forages d’exploration
Définition du gisement — Carottage
Info Boîte
Les forages utilisent des diamants incrustés dans un alliage pour user la roche. La tête diamantée tourne continuellement afin d’extraire la roche centrale. L’eau est utilisée pour réduire la chaleur et évacuer la boue de forage.
La foreuse au diamant produit des carottes, soit des tubes de roche servant à identifier les zones riches en pyrochlores, un minéral contenant du niobium. Chaque forage est analysé individuellement afin d’en décrire la composition minéralogique, la géologie, la fracturation et la chimie des roches. Ces données sont utilisées par l’ingénierie minière pour planifier les secteurs à exploiter.
Tête de diamant
4. Construction des galeries
Les galeries sont creusées horizontalement dans le roc à l’aide d’une foreuses à longs trous. Elles doivent être suffisamment larges pour permettre la circulation de la machinerie et la ventilation.
Foreuse long trou — Tête
La foreuse est équipée de deux têtes de forage. Elle fore des longueurs fixes et réalise de nombreux trous parallèles destinés à recevoir les explosifs.
Le soutènement (grillage et boulons) ancré dans les parois sécurise les galeries et retient les blocs instables.
La galerie est développée par une alternance de forages et de dynamitage.
Une série de forages est réalisée selon un patron précis afin de dynamiter le front de taille et faire progresser la galerie.
5. Chantiers d’exploitation
Dans la galerie supérieure d’un chantier, des forages verticaux sont réalisés vers le bas afin de préparer le dynamitage. Les forages sont disposés selon une grille et des angles précis pour créer une forme d’entonnoir favorisant l’extraction du minerai.
1. Galerie du haut : forage et dynamitage
2. Zone d’exploitation : partie riche en minerai
3. Galeries de soutirage : récupération du minerai
La foreuse est alimentée par des segments de tiges plus grosses que celles utilisées en exploration.
• Elle est similaire à la foreuse d’exploration, mais son rôle est dédié à l’exploitation.
• La tête de forage est munie de pointes au carbure qui broient la roche.
• Un mélange d’air et d’eau est injecté pour faciliter le forage.
• Les trous sont protégés jusqu’au chargement séquentiel des explosifs afin d’assurer un écoulement efficace du minerai.
6. Le soutirage
Environ 90 mètres plus bas, les points de soutirage permettent à une chargeuse navette de transférer le minerai vers un camion-benne. Ce camion transporte la roche vers la dernière étape souterraine : le concassage.
7. Concassage
Le camion dépose le minerai sur la grille.
Le marteau hydraulique fragmente les blocs avant leur acheminement vers la surface, où le minerai sera traité.
Vidéo montrant l’étape du concassage souterrain : un camion-benne dépose le minerai sur une grille, puis un marteau hydraulique fragmente les gros blocs de roche avant leur remontée vers la surface.
8. Laboratoire – Traitement du minerai
L’usine de traitement permet d’extraire un pyrochlore presque pur, ensuite transformé en ferroniobium (alliage de fer et de niobium) destiné principalement aux aciéries.
Les béchers que tu vois représentent des échantillons du produit résultant de chaque étape du traitement.
• Bécher 1 : fragments de roche tels qu’extraits de la mine.
• Bécher 2 : produit des étapes de broyage.
• Béchers 3 et 4 : résultats des étapes de flottation.
• Bécher 5 : résultat de la lixiviation permettant d’obtenir un concentré de pyrochlore à 52 % de Nb₂O₅.
• Bécher 6 : ferroniobium, produit final issu de la fusion.
Broyage – Bécher nᵒ 2
Le minerai est d’abord réduit en taille grâce à :
- un broyeur à barres, contenant environ 500 barres d’acier de 250 kg, capable de traiter jusqu’à 160 tonnes de minerai par heure ;
- un broyeur à boules, utilisant des billes d’acier de la taille de balles de tennis pour un broyage plus fin.
Le minerai broyé est ensuite mélangé à de l’eau pour former une boue transportée vers les étapes suivantes. Environ 700 tonnes par heure de boue circulent dans l’usine de traitement. Des cyclones séparent les particules selon leur taille ; le contenu du bécher nᵒ 2 provient de l’un de ces cyclones.
Concentration par flottation – Béchers nᵒ 3 et 4
Le minerai est broyé jusqu’à 250 micromètres, soit la taille du sucre en poudre, puis concentré par flottation.
Cette méthode combine l’ajout de produits chimiques et l’injection d’air afin de créer des bulles qui entraînent certains minéraux, tandis que d’autres restent au fond. Plusieurs stations de flottation permettent d’isoler les minéraux et d’augmenter progressivement la concentration en niobium.
- Après la quatrième étape de nettoyage, la concentration est portée à 19 % Nb₂O₅.
- L’ensemble du procédé mène à un concentré final à 52 % Nb₂O₅.
Fusion – Après le bécher nᵒ 5
Une fois le concentré de pyrochlore à 52 % Nb₂O₅ obtenu, sa structure est brisée pour produire le ferroniobium. Dans une grande cuve réfractaire, le pyrochlore est mélangé à de l’aluminium et de l’oxyde de fer afin de déclencher une réaction exothermique très puissante. Cette réaction permet la combinaison du fer et du niobium et la formation du ferroniobium.
Vidéo montrant la fusion du concentré de pyrochlore : dans une cuve réfractaire, le mélange de pyrochlore, d’aluminium et d’oxyde de fer déclenche une réaction exothermique intense produisant le ferroniobium.
Bécher nᵒ 6 – Produit fini et applications du niobium
Le niobium est utilisé dans plusieurs domaines :
- Aciers : amélioration de la durabilité, de la légèreté et de la résistance.
- Piles et batteries : les oxydes de niobium sont à l’étude pour réduire significativement le temps de charge, notamment pour les véhicules électriques.
- Médecine : alliages de niobium et de titane utilisés pour des implants, appareils dentaires et plaques de fixation des fractures.
Gestion des résidus – Les bassins
Les parcs à résidus servent à traiter les boues issues de l’extraction et de la concentration du minerai. Par décantation, l’eau est dirigée vers différents bassins pour être traitée, tandis que les résidus fins et grossiers sont stockés.
- 72 % de l’eau utilisée est recirculée et réutilisée sur le site.
- 62 % des résidus miniers, principalement les résidus grossiers, sont revalorisés pour la construction des digues des parcs à résidus ou pour le remblayage des chantiers souterrains déjà exploités.