Caractérisation pétrographique, chimique et minéralogique de scories pyrométallurgiques du zinc (haute silésie, Pologne) : étude de la mobilisation du zinc et du plomb lors de l'altération supergène

Discipline

Matériaux Minéraux

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

sols, déchets, métaux, lixiviats et lixiviation, altération (géologie)

Mots-clés

Industries métallurgiquesLaitiers (métallurgie) -- Thèses et écrits académiques,

Zinc - Thèses et écrits académiques,

Plomb - Thèses et écrits académiques,

Sols -- Transfert des solutés - Thèses et écrits académiques,

Altération (géologie) - Thèses et écrits académiques

Le site de Świętochłowice est situé au cœur de la région très urbanisée de la Haute Silésie en Pologne. Les haldes étudiées sont constituées de scories et de matériaux du traitement des minerais de Zn-Pb. Les analyses chimiques globales des échantillons étudiés montrent des teneurs en métaux (en % massique) de 0,5 à 47,3 % de ZnO et jusqu'à 6,7 % de PbO. L'étude minéralogique des phases primaires met en évidence 5 paragénèses comprenant surtout des silicates et des oxydes de métaux en proportions diverses. L'analyse chimique de ces phases montre les teneurs en ZnO suivantes (en % massique) : 96,5-99,5 (zincite), 57-60 (willémite) 0,7-33 (spinelle) et en PbO suivantes : 56-61 (silicate de Pb), 0-52 (mélilite). Les matériaux stockés sur les haldes sont soumis à l'altération météorique. L'étude des produits d'altération met en évidence le développement de sulfates, oxydes et hydroxydes, carbonates, silicates et arséniates de métaux. Ils cristallisent surtout sur les pentes à l'abri de la pluie ainsi que dans les pores et les fissures des scories sous forme de cristaux séparés, efflorescences ou encroûtements de surface. Le test de lixiviation à pH fixé à 4, simulant les pluies acides, montre une importante mise en solution du zinc (jusqu'à 2,6 % du zinc total) qui provient de la dissolution totale de la zincite et d'un lessivage partiel de la monticellite, de la willémite et des spinelles zincifères. Le Pb est moins mobilisé puisqu'on constate une précipitation secondaire sous forme d'anglésite. La comparaison entre les altérations naturelles et les résultats des tests de lixiviation permet de définir une susceptibilité croissante à l'altération des phases porteuses (spinelle < willémite < mélilite,monticellite < zincite). Elle souligne aussi que la mobilisation des métaux est favorisée par le contexte des pluies acides, mais que Zn et Pb sont parfois repiégés. En effet, les phases secondaires les contenant précipitent à la faveur du contexte plus basique imposé par la composition des matériaux constitutifs des haldes.