Renforcement des propriétés mécaniques d’un minerai de fer par bioréduction microbienne

Improving mechanical properties of iron ore by microbial activity

¹ Université de Lorraine/CNRS/CREGU, Georessources Laboratory, BP 40, 54501 Vandœuvre-lès-Nancy, France
² Université de Lorraine, LCPME, UMR 7564 CNRS-UL, 405, rue de Vandœuvre 54602 Villers-lès-Nancy, France

^⋆ Auteur pour correspondance: frederic.jorand@univ-lorraine.fr

Reçu : 8 Juillet 2016
Accepté : 3 Septembre 2016

Résumé

Les effondrements des mines de fer de Lorraine (France) sont un problème régional entrainant de nombreux dégâts sur les infrastructures urbaines. L’étude du comportement mécanique à court et long terme du minerai de fer oxydé (altération chimio-minéralogique pendant l’exploitation) et intact (proche des conditions initiales) a montré que l’altération du minerai de fer contenu au sein des piliers est en partie responsable des effondrements. Cette altération se traduit particulièrement par l’oxydation du ciment interoolitique ferreux (sidérite), déstructurant ainsi le minerai lui-même (perte de cohésion). Les conditions anoxiques régnant aujourd’hui dans les mines sont favorables au développement de certains métabolismes bactériens, notamment la ferri-réduction. Ce métabolisme a été très largement étudié sur les oxydes de fer et l’apparition de nouvelles phases ferreuses a été mise en évidence. Le but de cette étude était de déterminer si le métabolisme ferri-réducteur est capable de générer un nouveau ciment interoolitique de type ferreux et ainsi améliorer la cohésion du minerai. Pour cela, Shewanella putrefaciens a été mise en incubation pendant plus d’un an en présence de minerai de fer. Suite à ces incubations, les propriétés mécaniques de surface ont été déterminées par micro-indentation. Les résultats montrent une légère mais significative augmentation du module d’Young après incubation.

Abstract

The iron ore in Lorraine (France) is constituted by oolites with an inter-oolitic cement of siderite (FeCO₃). The oxidation of this Fe^II rich cement to Fe^III species by air during several decades (i.e. aged iron ore) was shown to be involved in the mechanical alteration of the iron ore which results in mining collapsing. In a previous work, we showed that the microbial reduction of Fe^III species present in aged iron ore led to the formation of a siderite-like mineral. This present work investigates the mechanical properties (micro-indentation) of intact iron ore and an aged iron ore incubated in the presence of iron-reducing bacteria (Shewanella putrefaciens). Results obtained after one year of bacterial incubation for the intact Lorraine iron ore showed a slight increase of elastic Young’s modulus.