Les différentes vies d’une mine d’uranium - SFEN

Les différentes vies d’une mine d’uranium

Publié le 18 octobre 2020 - Mis à jour le 23 avril 2021
Centrale nucléaire
Combustible
Synthèse

La vie d’une mine d’uranium est généralement très longue, de l’ordre de plusieurs dizaines d’années. Elle comprend les activités d’exploration, d’extraction, de traitement du minerai d’uranium ainsi qu’un réaménagement et une surveillance après son exploitation.

La vie d’une mine d’uranium est généralement très longue, de l’ordre de plusieurs dizaines d’années. Elle comprend les activités d’exploration, d’extraction, de traitement du minerai d’uranium ainsi qu’un réaménagement et une surveillance après son exploitation. Retour sur les différentes étapes de la vie d’une mine d’uranium.

Après la phase d’identification de nouveaux gisements d’uranium, l’extraction du minerai est réalisée suivant diverses méthodes minières, comme par exemple : mine à ciel ouvert, mine souterraine ou mine par récupération in situ. Le minerai est ensuite traité dans des usines proches des sites d’extraction.

L’exploration
Toute activité minière commence par une phase d’exploration avec la mise en œuvre de techniques de prospection spécifiques visant à identifier de nouveaux gisements. Une investigation géologique plus poussée permet de confirmer la présence de nouvelles ressources. Dans la nature, l’uranium est relativement répandu dans l’écorce terrestre (3 grammes par tonne en moyenne).
Les gisements actuellement en exploitation dans le monde contiennent de 100 grammes à 10 kg d’uranium par tonne de minerai. Certains gisements exceptionnellement riches peuvent contenir jusqu’à une centaine de kilogrammes par tonne de minerai.

L’extraction du minerai d’uranium
La faisabilité technique et économique étant prouvée, le minerai d’uranium peut être exploité selon les caractéristiques du gisement, en mine à ciel ouvert, en mine souterraine ou par récupération in situ. Pour atteindre le minerai d’uranium, en fonction de sa teneur et de sa profondeur, plusieurs méthodes d’exploitation sont possibles : tirs d’explosifs dans les mines à ciel ouvert, méthode « chambres à piliers en mine souterraine, forages avec solution lixiviante dans les mines par récupération in situ.

Le traitement, du minerai au yellow cake
Une fois extrait de la mine, le minerai d’uranium est transporté vers une usine de traitement. Cette étape permet d’obtenir un concentré d’uranium, le yellow cake. Il existe deux méthodes de traitement du minerai.

3 gr
L’uranium est relativement répandu dans l’écorce terrestre (3 grammes par tonne en moyenne)

Traitement par lixiviation dynamique : le minerai ayant une teneur en uranium supérieure à 1 pour 1000 est traité par cette méthode. Le minerai est concassé puis broyé par des procédés mécaniques.
Il subit pendant plusieurs heures une attaque oxydante en milieu acide dans des cuves. Au terme de cette opération, l’uranium se transforme en pulpe. Après filtrage et lavage de la pulpe, le jus uranifère est récupéré et envoyé vers la queue d’usine pour être purifié et concentré. La solution uranifère obtenue est purifiée, c’est-à-dire libérée d’autres métaux et résidus sableux. L’uranium est extrait des liquides par des solutions organiques ou des résines échangeuses d’ions. Il est enfin précipité pour obtenir après séchage un concentré d’uranium (yellow cake) d’uranate de magnésie.

Le traitement par lixiviation statique (en tas)
Cette technique moderne de valorisation des minerais est utilisée pour une teneur d’uranium inférieure à 1 pour 1000. La lixiviation est dite en tas parce que le minerai est d’abord amassé et tassé. Dans ce cas, le minerai est concassé puis aggloméré à l’aide d’eau et d’acide, avant d’être mis en tas sur des aires étanches. Les tas sont arrosés en goutte à goutte par des solutions à base d’acide. L’acide percole pendant plusieurs mois au travers du minerai et se charge en uranium. Le jus enrichi en uranium est ensuite drainé et envoyé pour le traitement en usine afin de produire le fameux yellow cake.

Le yellow cake à sa vente commerciale contient environ 75 % d’uranium ; soit 750 kg par tonne. Après traitement, le yellow cake est conditionné et enfûté, puis expédié jusqu’aux usines de conversion pour y subir de nouveaux traitements chimiques avant de l’enrichir.

Le réaménagement des anciens sites miniers
Arrivés en fin de vie, les sites miniers sont démantelés, réaménagés et revégétalisés en stricte conformité avec les normes environnementales en vigueur et en concertation avec les populations locales. Le réaménagement d’anciens sites miniers vise à :

  • assurer une stabilité en termes de sécurité et de salubrité publique
  • sécuriser les installations pour le public
  • limiter l’impact résiduel des activités passées
  • assurer leur intégration paysagère
  • conduire la surveillance radiologique et environnementale
  • veiller au traitement des eaux pour les sites qui le nécessitent
  • gérer des projets de conversion des anciens sites miniers.

© Copyright : Orano, ASCANI MAURICE

Approfondir
En quoi consiste l’exploration d’une mine ?

L’exploration minière, c’est une succession d’étapes

  • images satellites, photos aériennes
  • étude géologique de la région
  • géophysique aéroportée (dont mesures radiométriques)
  • mesures radiométriques sur le terrain
  • sondages de reconnaissance et échantillonnages

Le processus d’exploration nécessite en moyenne une dizaine d’années, depuis la découverte des premiers indices d’uranium jusqu’à la confirmation d’une ressource exploitable. Afin d’identifier de nouvelles ressources et donc d’augmenter la durée de vie de la mine, l’exploration se poursuit parallèlement à l’exploitation.

Vérifier la viabilité d’un projet d’exploitation minière
Avant la mise en exploitation d’un gisement, il est nécessaire de vérifier la viabilité technique et économique du projet minier et de répondre à trois grandes questions :

  • L’exploitation sera-t-elle économiquement rentable, compte tenu des prix de vente attendus de l’uranium ?
  • La technique d’extraction et de traitement du minerai retenue est-elle la plus appropriée ?
  • Quels sont les impacts du projet sur l’environnement, sur la vie des populations locales pendant et après l’exploitation ?

Le développement d’un projet minier s’effectue en étroite collaboration avec les populations et les autorités locales. Ceci permet d’aboutir à la meilleure solution d’un projet minier sur les plans technique, économique et environnemental.

Les outils et méthodes du géologue
Dans les années 1960, les outils et méthodes étaient certes fiables mais plus rudimentaires. Par exemple, à bord d’un avion, un observateur expérimenté orientait le pilote en temps réel, en fonction des observations géophysiques mesurées au scintillomètre (mesure du rayonnement) pour localiser des gisements, un peu à la manière d’un « chien de chasse traquant du gibier ».
Aujourd’hui, la prospection aérienne est informatisée, toutes les analyses géophysiques sont enregistrées. Ces enregistrements sont ensuite étudiés au sol. Les « anomalies » aériennes détectées font l’objet de méthodes d’investigations réalisées à plus petite échelle : sondages, géophysique au sol, etc.

Afin de préparer les programmes de recherche et d’interpréter ces anomalies détectées, la réalisation d’une cartographie géologique est indispensable. Des sondages sont réalisés pour examiner le sous-sol. Les roches traversées sont récupérées sous forme de cylindres appelés « carottes » ou de débris rocheux appelés « cuttings ».
Ces sondages permettent de réaliser des mesures géophysiques de diagraphie : une sonde appelée scintillomètre est descendue dans le trou, pour mesurer les rayonnements et localiser le minerai. Les géologues reportent régulièrement les informations acquises sur des plans et des coupes, afin de réaliser un modèle géologique de la minéralisation.