Génie minier

Génie minier

Le génie minéral est la branche duGÉNIEqui traite de l'application des connaissances scientifiques et techniques à la recherche sur les MINÉRAUXutiles et à leur production à partir de gîtes affleurants, souterrains ou sous-marins. Le génie minier, partie essentielle du génie minéral, s'intéresse aux travaux publics, tels que les tunnels, les métros, les centrales électriques et les abris, et est donc relié auGÉNIE CIVIL et auGÉNIE MÉCANIQUE. Les minéraux sont des substances inorganiques, mais les ingénieurs et les économistes les font habituellement dériver de matières organiques (par exemple, duCHARBON, du pétrole et du gaz naturel [voirPÉTROLE ET GAZ NATUREL]) dans leur classification. Une accumulation de minéraux s'appelle un gisement minéral quand on peut en extraire avec profit des minéraux utilisables.

Histoire au Canada

Les autochtones du Canada utilisaient déjà des minéraux (duCUIVRE, par exemple) avant l'arrivée des Européens. Les premiers explorateurs de l'Amérique du Nord s'intéressent fortement au potentiel minéral du Nouveau Monde. Toutefois, on n'établit scientifiquement l'ampleur des richesses minérales canadiennes qu'à partir de la création de laCOMMISSION GÉOLOGIQUE DU CANADAen 1842. Au milieu des années 1850 (surtout pendant la RUÉE VERS L'OR) commence une série d'importantes découvertes de minéraux utiles. Pour répondre aux besoins de personnel qualifié pour exploiter cette nouvelle richesse, on fonde des écoles de génie offrant des cours communs en génie civil, mécanique et minier. Ces écoles comprennent le King's College (Fredericton, au Nouveau-Brunswick, 1854) ; McGill (Montréal, 1871) ; la School of Practical Science (Toronto, 1873) ; l'École Polytechnique (Montréal, 1873) ; le Royal Military College (Kingston, 1876) et la School of Mining and Agriculture (Queen's University, à Kingston, 1893). L'Institut canadien des mines et de la métallurgie est fondé en 1898 et comptait environ 11 000 membres en 1987.

L'économie canadienne reposant encore sur ses ressources, les ingénieurs minérals et miniers et leurs collègues qui découvrent et exploitent des minéraux utiles (géologues, géophysiciens, géochimistes et ingénieurs électriciens, mécaniciens, chimistes et métallurgistes) continuent de jouer un rôle indispensable dans le bien-être économique du pays. Des améliorations continuelles dans la technologie minière diminuent grandement les risques pour les employés des mines (voir MINES, SANTÉ ET SÉCURITÉ DANS LES). Les progrès canadiens en logistique de l'extraction minérale, tels le transport par eau d'une usine préfabriquée de traitement des minerais vers un endroit éloigné, élargissent la gamme des ressources utilisables. Les technologies d'extraction du roc des minerais requis progressent également beaucoup.

Applications

L'ordre normal des activités du génie minéral est l'exploration (c'est-à-dire laPROSPECTION), l'évaluation, le financement, la mise en exploitation et l'extraction du minerai, puis la séparation, la concentration et l'affinage des minéraux désirés à l'aide de procédés chimiques, physiques, électriques et métallurgiques. L'élimination écologique des déchets fait partie intégrante de ces procédés. L'exploration peut encore se faire par les prospecteurs traditionnels qui cherchent les affleurements ou autres preuves apparentes de la présence d'un gisement minéral. L'exploration minière moderne recourt toutefois de plus en plus aux techniques deTÉLÉDÉTECTIONhautement organisées et spécialisées. Les avantages de la cartographie géologique de la surface augmentent considérablement avec la photographie aérienne ou par satellite. La géophysique traite de la détection d'anomalies des mesures gravitationnelles, sismiques, magnétiques, électromagnétiques, de la radioactivité et de la conductivité électrique de la croûte terrestre. Ces variations peuvent révéler la présence de grands gisements souterrains de minéraux. La géochimie (voirGÉOLOGIE) permet de déceler des concentrations inhabituelles de produits chimiques dans les sols, l'eau et la végétation de surface, indices de la proximité d'un gisement de minerai.

L'évaluation de la présence de minéraux visant à déterminer leur valeur potentielle et à établir des quantités confirmées, probables et possibles de minerai exige un échantillonnage détaillé de trous creusés à l'aide de foreuses au diamant. Même lorsqu'un forage approfondi a révélé la présence d'un corps minéralisé, il peut être nécessaire de prélever des échantillons des puits, des galeries, des chambres et des travers-bancs souterrains afin de calculer précisément la valeur du gisement et de déterminer les coûts de l'EXPLOITATION MINIÈRE . Des installations-pilotes peuvent être montées pour confirmer ou modifier les méthodes d'exploitation et les systèmes de traitement. En raison de la haute compétitivité des industries minières, l'évaluation de gisements de minerai relativement pauvres devient de plus en plus rigoureuse. Les méthodes de financement de la production minérale dépendent du risque et des capitaux nécessaires aux procédures de récupération. Habituellement, la création d'une société à responsabilité limitée et la vente d'actions participatives sont nécessaires. Une partie ou la totalité du financement peut également venir d'emprunts garantis par le minerai dont la présence a été confirmée au stade de l'évaluation.

Certains minéraux (par exemple, lePÉTROLE) peuvent être extraits de la terre par des trous forés, en utilisant la pression induite et les solvants. Le dragage est pratiqué pour extraire des matériaux sous-marins non consolidés. La récupération de minéraux provenant des fonds marins nécessite un perfectionnement de la méthode de dragage (voir EXPLOITATION MINIÈRE EN MER). Les minéraux peuvent aussi être lixiviés à partir de gisements souterrains ou de surface par le passage de solvants ou de liquide microbien, suivi d'une précipitation ou d'une autre élimination adéquate des matières lixiviées. Les gisements de surface ou souterrains peuvent être exploités avec des méthodes d'extraction à ciel ouvert ou souterraine.

Dans l'étape préparatoire de l'exploitation, les ingénieurs miniers prendront des décisions complexes sur la vitesse d'extraction du minerai, les méthodes d'extraction et le traitement du minerai cassé. Un calendrier crucial est établi, sur lequel on se base pour acheter l'équipement et solliciter la main-d'oeuvre. Ces décisions étant souvent reliées, le planificateur de l'exploitation participe au choix du matériel pour le forage, le minage, l'élimination des déchets, le transport, le pompage, l'alimentation, l'aérage, le soutènement et la sécurité du personnel. La conception et la construction des installations d'extraction et de traitement, les logements et toutes les autres infrastructures nécessaires dépendent de l'emplacement de la mine et des moyens de transport accessibles.

La plupart des opérations d'extraction nécessitent une forme de traitement du minerai cassé. Ce traitement peut être le concassage et le lavage ou comprendre d'autres étapes (par exemple, broyage, criblage, flottation, séparation par gravité, cyanuration, lixiviation, précipitation, filtration, grillage), le but final étant de séparer les déchets de la matière utile, qui sera concentrée selon les exigences du client ou préparée en vue d'autres traitements, comme la fonte et l'électroraffinage (voir MÉTALLURGIE).

Les considérations environnementales exigent qu'une grande attention soit portée à l'élimination des déchets. Les émissions atmosphériques doivent être traitées afin d'éliminer les substances chimiques et les particules solides inadmissibles. L'eau traitée devrait être recyclée dans le circuit de traitement du minerai et, avant son déversement, retraitée dans le but d'éviter que des substances indésirables n'aboutissent dans les cours d'eau. Les solides en suspension sont filtrés ou déposés dans des bassins à accès limité. Lorsque les réserves de minerai ont été entièrement extraites, l'emplacement doit être remis dans un état respectant l'environnement. Ainsi, les installations doivent être démantelées, les accès aux installations souterraines, scellés, les fondations des bâtiments, détruites et enterrées et les terrils, aplanis, épousant le relief local, semés ou plantés.