Procédé de traitement de déchet
L'invention concerne un procédé de traitement de déchet, en particulier contaminé par des métaux lourds et des matières organiques, par exemple provenant de sédiments de curage de voies navigables ou de sols pollués.
Les problèmes posés par les quantités sans cesse grandissantes de déchets à évacuer, traiter et stocker sont bien connus. Ces déchets sont d'origines multiples. Ils proviennent par exemple de stations d'épuration d'eau, du dragage ou curage des cours d'eau ou d'industries diverses et peuvent contribuer à la contamination de sols. Le cas des sédiments de curage des voies navigables est particulièrement préoccupant vu les quantités concernées et leur contamination par des polluants tels que des métaux lourds et des matières organiques.
Une proportion importante des voies navigables du nord de l'Europe est actuellement obstruée par des boues qui y gênent la circulation des bateaux. Les conséquences économiques et environnementales, directes ou indirectes, en sont très importantes. Il est d'autre part notoire que cette situation préoccupante du réseau navigable est principalement due aux inconvénients des solutions actuelles pour le traitement et le stockage de déchets contaminés.
En effet, un moyen commode d'évacuer les déchets consiste à les rejeter par bateau en mer ou à les acheminer dans des décharges. Toutefois, lorsque les déchets sont contaminés par des métaux lourds ou des matières organiques dangereuses (ce qui est généralement le cas avec les sédiments provenant du curage des voies navigables), ce moyen est évidemment inacceptable.
Avant de pouvoir être stockés, les déchets doivent en effet être traités, afin de satisfaire aux tests de non toxicité. Il est également important de pouvoir les sécher de manière efficace et économique, afin de faciliter leur manipulation et stockage. Pour traiter de grandes quantités de déchets, il est connu de les mélanger à de l'acide phosphorique et de soumettre le mélange à un moussage, afin d'inerter les métaux lourds (SOLVAY WO2004/035490). Toutefois, l'exploitation de ce procédé connu présente l'inconvénient d'être dans certains cas relativement coûteuse, notamment en raison de la quantité d'additifs qu'il faut ajouter au déchet pour obtenir un inertage suffisant, en particulier lorsque la teneur en métaux lourds du déchet est importante.
L'invention vise à fournir un procédé pour le traitement de déchets qui soit plus économique que le procédé connu susmentionné et qui transforme rapidement les déchets en produits inertes ayant une tenue mécanique suffisante pour être manipulables aisément, par exemple par des outils de chantiers (pelleteuses, bulldozers, ...).
En conséquence, l'invention concerne un procédé de traitement de déchet contenant des métaux lourds dans lequel les métaux lourds sont inertes par phosphatation, caractérisé en ce que le déchet soumis au traitement résulte de l'ajout, à un déchet de base faiblement contaminé en métaux lourds, d'un déchet secondaire dont la teneur en au moins un des métaux lourds As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn vaut au moins 5 fois celle du même métal dans le déchet de base.
Le procédé comprend une phosphatation du déchet.
La phosphatation est avantageusement obtenue par ajout d'acide phosphorique. La quantité d'acide phosphorique à mettre en oeuvre dépend de la composition précise du déchet à traiter et notamment de la teneur en métaux lourds. En pratique, une quantité pondérale d'au moins 1 % (de préférence 2 %) par rapport au poids de matière sèche est à mettre en oeuvre. Il est préférable que la quantité d'acide phosphorique soit inférieure à 15 %. Des quantités comprises entre 2 et 6 % conviennent en général bien. II est intéressant d'utiliser de l'acide phosphorique fortement dilué dans lequel on met en solution une source de phosphate économique, telle que certains minerais phosphatés contenant du P2O5ou des résidus de calcination de farines animales, également riches en phosphates.
Par exemple, en partant d'un acide dont la concentration correspond à 20 ml d'acide phosphorique à 85 % dilué dans 980 ml d'eau et en lui ajoutant des minerais phosphatés ou des farines animales calcinées, on obtient de manière très économique un acide convenant pour le procédé selon l'invention.
On a observé que la phosphatation du déchet permet d'obtenir un déchet dans lequel des composés toxiques présents dans le déchet sont inertes et de ce fait, lorsque le déchet est stocké, ces composés toxiques ne contaminent pas l'environnement du lieu de stockage.
Selon l'invention, le déchet soumis au traitement résulte de l'ajout, à un déchet de base faiblement contaminé en métaux lourds, d'un déchet secondaire dont la teneur en poids en au moins un, avantageusement deux, de préférence trois, plus préférentiellement 4, de manière particulièrement préférée 5 des métaux lourds As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn vaut au moins 2 fois, avantageusement 3 fois, de préférence 5 fois,
plus préférentiellement 10 fois celle de chacun des métaux lourds correspondants du déchet de base.
Les déchets de base et secondaire ne contiennent pas nécessairement tous les métaux lourds cités. Ils peuvent en contenir d'autres. On recommande que l'un ou l'autre au moins contiennent de l'arsenic, car le procédé selon l'invention est particulièrement utile pour l'inertage de ce métal toxique.
De manière particulièrement préférée, la teneur totale en tous les métaux lourds du déchet secondaire vaut au moins 2 fois, avantageusement 3 fois, de préférence 5 fois, plus préférentiellement 10 fois celle du déchet de base. La teneur en métaux lourds considérée résulte alors de l'addition des teneurs des déchets en tous les métaux lourds.
On entend désigner par tous les métaux lourds , les métaux dont la masse spécifique est au moins égale à 5 g/cm , ainsi que le béryllium, l'arsenic, le sélénium et l'antimoine.
Le déchet secondaire contient avantageusement au moins 20 mg/kg de matière sèche d'arsenic (As) et/ou Cadmium (Cd) ; et/ou 200 mg/kg de
Chrome (Cr) et/ou de Nickel (Ni) ; et/ou 5000 mg/kg de Cuivre (Cu) et/ou de plomb (Pb) et/ou de Zinc (Zn).
Les teneurs sont avantageusement mesurées par spectrométrie d'émission optique sur plasma à couplage inductif (ICP - OES). II est souhaitable que le déchet secondaire soit additionné en quantité supérieure à 1 %, avantageusement 5 %, de préférence 10 %, plus préférentiellement 15 % en poids de matière sèche du déchet de base. On recommande que cette quantité n'excède pas 50 %, de préférence 40 %, plus préférentiellement 30 %.
Le déchet soumis au traitement selon l'invention peut être sous forme solide ou sous forme de boue.
On entend désigner par boue, toute substance aqueuse contenant des matières solides en suspension. Elle peut être d'origine naturelle ou résulter de l'ajout d'eau à une substance solide pulvérulente, obtenue par exemple par broyage. Lorsque la boue est d'origine naturelle, elle contient de manière avantageuse des limons, des vases et des matières minérales en suspension (sables voire gravillons). Les boues provenant du curage des voies navigables ou de sols pollués constituent des exemples de boues naturelles auxquelles l'invention s'applique. D'autre part, les boues résultant de l'ajout d'eau à des cendres d'incinération ou à des résidus de broyage d'automobile sont des exemples de boues artificielles auxquelles l'invention s'applique.
La largeur de la distribution granulométrique des particules en suspension dans la boue peut être très importante, par exemple de moins de 1 micron à plusieurs centaines de microns, voire plusieurs millimètres. Les boues contiennent souvent une teneur élevée en très fines particules. Il est fréquent que 10 % du poids de la boue séchée soit constitué de particules ayant un diamètre inférieur à 5 microns, tandis que le contenu en particules ayant un diamètre supérieur à 500 microns peut atteindre plusieurs pour-cent. D'autre part, les histogrammes de granulométrie de certaines boues ont la particularité d'être multimodaux, c'est à dire qu'ils présentent plusieurs pics.
Pour le procédé selon l'invention, les déchets ayant des siccités inférieures à 70 % conviennent bien, la siccité étant définie comme le pourcentage en poids de matières sèches contenues dans le déchet. Dans cette description la siccité d'un échantillon est déterminée en calculant le rapport entre les poids de l'échantillon après et avant un séjour de 4 heures dans une étuve maintenue à 100 [deg.]C. Des siccités inférieures à 30 % ou dans certains cas 40 %, sont de préférence à éviter. Si la siccité est supérieure à 70 %, il est nécessaire dans certains cas d'ajouter de l'eau pour que la phosphatation puisse être faite de manière optimum.
Dans une variante avantageuse du procédé selon l'invention, le déchet de base est sous forme de boue et le déchet secondaire sous forme solide.
Dans cette variante, l'ajout du déchet secondaire solide permet d'augmenter de manière simple et économique la siccité du déchet de base, lorsqu'elle est insuffisante.
Dans une variante recommandée du procédé selon l'invention, on effectue un moussage du déchet, à la suite duquel il se présente sous forme d'une mousse (on entend par mousse, pour un produit de départ donné, un état de ce produit ayant une densité inférieure à celle du produit de départ). Le moussage permet de faciliter la manipulation ultérieure du déchet.
En effet, les inventeurs ont observé qu'après une période de stockage variant typiquement de 2 à 7 jours, de préférence de 4 à 6 jours, durant laquelle le déchet, initialement à l'état de mousse, est laissé au repos à des températures extérieures usuelles (mais évitant le gel), sa consistance se rapproche de celle d'un corps solide pouvant être facilement manipulée par des engins de chantier tels que pelleteuses ou bulldozers tout en contenant encore beaucoup d'eau (typiquement jusqu'à 40 % en poids). Des mousses de densité faible sont apparues donner lieu aux meilleures consistances. La densité de la mousse doit être inférieure à 95 % de celle du déchet avant traitement. Des valeurs inférieures à 90 %, de préférence inférieures à 85 %, plus préférentiellement 80 %, sont avantageuses. On préfère que la densité ne descende pas en dessous de 30 %.
Des valeurs comprises entre 60 et 75 % conviennent particulièrement bien. Le moussage du déchet peut être effectué par toute technique de moussage connue adaptée au déchet à traiter. En général, la phosphatation du déchet au moyen d'acide phosphorique provoque un dégagement gazeux suffisant pour obtenir le moussage. S'il est insuffisant, le moussage peut notamment être obtenu par voie chimique par l'ajout de réactifs provoquant in situ un dégagement gazeux. On utilise dans un mode d'exécution préféré la réaction d'un acide tel que l'acide chlorhydrique, sulfurique ou phosphorique avec par exemple un carbonate pour obtenir le dégagement gazeux. On a observé qu'un dégagement gazeux d'H2S lors de la phosphatation améliore le moussage des boues. L'addition ou la présence de tensioactifs, qui stabilisent la mousse est également favorable.
A cet égard, on a observé que certains acides humiques présents dans les boues issues du curage de voies navigables ont un effet favorable sur le moussage, probablement dû à leur caractère tensioactif. En fonction du déchet traité il conviendra cependant éventuellement d'ajouter certains tensioactifs pour obtenir une mousse ayant une densité selon l'invention. La sélection du tensioactif le plus approprié et de la quantité à mettre en oeuvre se fera au cas par cas, de manière connue en soi. D'autre part, on préfère que le déchet soit soumis à une agitation mécanique, pour faciliter le moussage. L'intensité de l'agitation est choisie en fonction des conditions particulières d'utilisation du procédé selon l'invention. Il est avantageux que l'agitation mécanique ne soit pas trop intense.
Le recours à des vis mélangeuses est en général à éviter car elles empêchent le plus souvent la formation de la mousse. L'utilisation de réacteurs tubulaires, qui sont des segments de tubes munis ou non de mélangeurs statiques, est recommandée. On les dimensionnera avantageusement de manière à y obtenir un temps de séjour compris entre 2 et 10 secondes. Dans chaque cas, l'agitation mécanique est réglée de manière à favoriser le moussage selon l'invention. Dans certains cas, il est préférable que le réactif provoquant le moussage soit additionné au déchet en amont de son passage au travers d'une pompe, laquelle provoquera l'agitation mécanique recherchée. Le recours à des mélangeurs statiques peut également être avantageux pour obtenir l'intensité d'agitation mécanique optimum. L'étape de moussage comprend avantageusement une période de maturation.
En effet, la réaction du déchet avec l'acide phosphorique et/ou tout autre réactif requiert un certain temps. On recommande que la durée de la période de maturation soit suffisante pour que 80 %, de préférence 90 %, plus préférentiellement 95 % des réactifs mis en oeuvre aient réagi. En général une période de 2 jours, de préférence 3 jours convient bien.
Le procédé selon l'invention permet de traiter des déchets comprenant de fortes teneurs en métaux lourds en utilisant peu d'additifs, en particulier d'acide phosphorique.
On a en effet observé qu'un déchet comprenant jusqu'à 30 % de déchet secondaire peut de manière surprenante être traité en utilisant les mêmes proportions de réactifs que pour le traitement du déchet de base seul, en l'absence du déchet secondaire, alors que le traitement du déchet secondaire seul nécessite des quantités au moins doubles de réactifs.
On a d'autre part observé que les particules du déchet ayant les diamètres les plus importants peuvent absorber inutilement les réactifs utilisés pour le moussage, tels que les acides et tensioactifs. Cela est particulièrement vrai lorsque ces particules sont poreuses ou constituées de feutres ou de mousses, provenant par exemple de l'agglomération électrostatique de fibres organiques.
Il en est notamment ainsi lorsque le déchet résulte de l'ajout d'eau à un résidu ayant été préalablement broyé, car les fibres subsistent après le broyage du résidu et s'agglutinent ensuite en grosses particules.
Dans un mode d'exécution recommandé du procédé selon l'invention, on opère tout d'abord une séparation de la fraction granulométrique la plus grosse des particules du déchet. La détermination de la fraction granulométrique à séparer dépend de la nature du déchet. En effet, il est préférable de séparer la fraction qui est la plus absorbante. En pratique, il est souvent recommandé de séparer une fraction granulométrique correspondant à 5 % en poids, de préférence 10 %, encore plus préférentiellement 20 % des particules du déchet.
Lorsque le déchet est sous forme de boue naturelle, la séparation de la fraction granulométrique la plus grosse peut être réalisée par exemple par passage de la boue au travers de filtres ou passoires. Lorsque la boue est artificielle et résulte de l'ajout d'eau à une matière pulvérulente, il est préférable d'opérer la séparation avant l'ajout d'eau, par exemple par tamisage. La détermination de la taille des ouvertures de la passoire ou du tamis pourra se faire par essais et erreurs, de manière à obtenir le pourcentage en poids désiré de la fraction granulométrique séparée. Grâce à cette séparation préalable, l' efficacité économique du procédé est améliorée.
Lorsque le déchet soumis au traitement résulte de l'ajout d'un déchet secondaire à l'état solide à un déchet de base liquide, on préfère effectuer la séparation granulométrique sur les déchets pris séparément. Selon une variante avantageuse de l'invention, le procédé comprend une étape de moussage et la mousse obtenue, ayant avantageusement été soumise à une maturation, est séchée par des techniques apparentées au compostage. Dans la suite de la description, on désigne par boue séchée le produit obtenu à l'issue du séchage de la mousse. Ce produit n'est plus nécessairement à l'état de mousse, car la mousse a tendance à se densifier au cours de son séchage. Le compostage est une technique de traitement bien connue des déchets fermentescibles (susceptibles de fermentation) tels que des déchets verts.
Elle consiste essentiellement à stocker le déchet pendant une longue durée au contact de l'air, à température ambiante extérieure, pour permettre la dégradation de matières organiques contenues dans le déchet et l'élimination par percolation du liquide qu'il contient. L'utilisation, selon ce mode de réalisation de l'invention, des techniques apparentées au compostage pour sécher des boues moussées contenant des matières organiques - même non fermentescibles- et des métaux lourds permet d'atteindre de manière surprenante des siccités importantes de manière très économique. La consommation d'énergie lors de la calcination ultérieure éventuelle de la mousse est de ce fait réduite.
Le séchage de la mousse par des techniques apparentées au compostage permet même de supprimer l'étape de calcination lorsque la dégradation des matières organiques qui est obtenue est suffisante. Dans la suite de la description, par séchage on entendra toujours un séchage par des techniques apparentées au compostage. Au cours du séchage, le déchet est entreposé pendant une période suffisamment longue pour que l'eau puisse s'évacuer spontanément, sous l'action de la gravité. Une période de séchage supérieure à 24 heures est nécessaire. On préfère que le séchage dure au moins 48 heures. Un séchage pendant plus d'un mois est apparu inutile. En pratique, des durées de séchage comprises entre une et deux semaines conviennent bien.
Comme exposé ci-dessus, lorsque le déchet se présente sous la forme d'une mousse, le séchage est plus aisé et plus efficace.
En effet, la consistance améliorée de la mousse séchée permet sa manipulation de masse par des engins de chantier courants et notamment permet de la retourner pendant le compostage. Cela permet d'atteindre plus rapidement les siccités souhaitées.
Selon une variante recommandée de ce mode de réalisation, le séchage est réalisé dans des conditions telles qu'après 12 jours de séchage, la mousse séchée atteigne une siccité dépassant 65 %, de préférence 70 %.
Le séchage peut être réalisé directement sur le sol.
Cependant, dans un mode d'exécution avantageux du procédé selon l'invention, on dispose la mousse sur une couche de sable.
Dans ce mode d'exécution, on préfère que la couche de sable soit ellemême placée sur une membrane imperméable à l'eau, afin d'éviter la contamination du sol par les métaux lourds et de permettre la récupération de l'eau issue de la boue phosphatée pendant le compostage. Des membranes en matière plastique, par exemple du polyéthylène ou du PVC, conviennent bien. Le séchage peut se faire à l'air libre, à l'extérieur, sans se prémunir contre l'action des pluies et les pleines variations de température, à condition que celleci reste supérieure à 0[deg.]C. Il est néanmoins préférable d'utiliser un système de séchage confiné, tel que tunnel de compostage.
De tels tunnels de compostage sont bien connus dans le domaine du traitement industriel de déchets organiques susceptibles de fermentation. Le tunnel de compostage est avantageusement équipé de systèmes de circulation d'air et de systèmes de collecte et traitement des gaz émis, tels que du sulfure d'hydrogène. Le sulfure d'hydrogène est de préférence récupéré et par exemple traité sur un biofiltre ou réinjecté lors d'une éventuelle calcination. On préfère que le tunnel de compostage comprenne une couche de sable disposée sur une membrane imperméable à l'eau. Selon un mode d'exécution avantageux de l'invention, notamment lorsque le déchet contient beaucoup de matières organiques ou lorsque celles-ci ne sont pas suffisamment décomposées lors du séchage, le déchet traité, de préférence sous la forme de mousse séchée, est calciné.
Les matières organiques peuvent être à l'état liquide ou à l'état solide. Elles peuvent par exemple comprendre des hydrocarbures apolaires, des hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques (monoou poly cycliques) et des solvants halogènes. La calcination est destinée à détruire ces matières organiques. La calcination est généralement réalisée à une température supérieure à 450[deg.]C, afin que les matières organiques soient suffisamment détruites. Il convient d'éviter une température excessive, qui aurait pour résultat de vaporiser une partie des métaux lourds. En pratique, la température de calcination est inférieure à 1000[deg.]C. De préférence, la température de calcination est supérieure à 500[deg.]C et inférieure à 800[deg.]C.
Afin de détruire particulièrement bien les matières organiques et volatiliser le moins possible de métaux lourds, il est spécialement avantageux que la température de calcination soit comprise entre 550[deg.]C et 750[deg.]C. On a observé que, de manière avantageuse, la calcination est effectuée sous atmosphère contrôlée.
A cet effet, dans une forme de réalisation particulière du procédé selon l'invention, cette atmosphère est oxydante. Cette variante facilite la prise du mortier éventuel subséquent, tel que décrit ci-dessous. Dans ce cas, on peut utiliser par exemple de l'air ambiant. Il faut alors veiller à ce que de l'air soit disponible en suffisance dans le four.
Dans une autre forme de réalisation particulière, l'atmosphère est réductrice. Cette forme de réalisation est notamment avantageuse en ce qu'elle inhibe la formation du chrome VI.
La durée de la calcination dépend de la composition du déchet à traiter et de la disposition de la matière dans le four de calcination. Elle doit également être suffisante pour détruire les matières organiques et de préférence produire assez de pyrophosphate.
Dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention, le produit issu de l'étape de calcination est gâché avec de l'eau puis soumis à une prise et un durcissement. Dans ce mode de réalisation, on incorpore de préférence à l'eau de gâchage un additif réducteur. A titre d'exemple, cet additif peut être sélectionné parmi le fer, le manganèse, les composés du fer (II), les composés du manganèse (II) et les sels réducteurs des métaux alcalins. Le sulfite de sodium est préféré.
L'agent réducteur est avantageusement additionné en une quantité pondérale comprise entre 0,1 et 1 % du poids de matières sèches contenues dans la boue.
Lors de l'étape de calcination, certaines boues, en particulier celles qui sont riches en calcite, donnent lieu à la formation de matériaux pouzzolaniques. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'ajouter un liant hydraulique pour provoquer la prise et le durcissement.
Lorsqu'un liant hydraulique est nécessaire pour assurer la prise et le durcissement, sa constitution précise est peu critique. Il est communément constitué de ciment Portland. Des matériaux pouzzolaniques tels que des cendres de combustion de charbon peuvent également convenir.
Il faut ajouter, lors du mélange du liant hydraulique avec le produit de la calcination destiné à former un mortier, une quantité d'eau de gâchage suffisante pour obtenir une pâte plastique. La quantité de liant hydraulique à mettre en oeuvre dépend de divers paramètres, en particulier du liant hydraulique sélectionné, de la composition de la boue et des propriétés recherchées pour le produit final du procédé de traitement selon l'invention, notamment sa résistance mécanique. En pratique, on recommande souvent de mettre en oeuvre une quantité pondérale de liant supérieure à 1 % du poids des cendres de calcination. Selon l'invention, il est souhaitable que le poids du liant hydraulique soit inférieur à 50 % et n'excède pas de préférence 30 %.
Dans une variante avantageuse du procédé selon l'invention, on met en oeuvre une quantité pondérale de liant hydraulique supérieure à 2 % et inférieure à 20 % du produit de la calcination.
La forme de la masse solide obtenue à l'issue du durcissement, qui peut durer plusieurs jours, est celle sous laquelle le mortier a été façonné. Elle peut comprendre par exemple des briquettes ou des blocs sphériques ou prismatiques. Elle est compacte, sensiblement exempte d'inclusions gazeuses et présente de ce fait de bonnes propriétés mécaniques, notamment une dureté et une résistance aux chocs suffisantes pour permettre sa manutention et son stockage sans difficultés.
La masse solide et compacte obtenue à l'issue du durcissement respecte les normes de toxicité sur les lixiviats extraits selon des procédures sévères telles que celles définies par les normes TL ou NEN .
Le test français de triple lixiviation TL est décrit dans la norme française XPX 31 - 210. Le protocole du test consiste à broyer la matière de manière à pouvoir la passer au travers d'un tamis de 4 mm. Cette matière broyée est soumise à une triple lixiviation avec de l'eau déminéralisée, dans un rapport liquide/solide égal à 10, sous agitation constante. A l'issue de chaque lixiviation on mesure la teneur du liquide en les métaux lourds.
Le test néerlandais NEN consiste, quant à lui, à broyer finement l'échantillon (sous 4 mm) et lui ajouter de l'eau dans un rapport eau : solide de 10.
Il est alors maintenu trois heures à pH 7, puis également trois heures à pH 4 (ce qui est le pH minimum de l'eau de pluie). L'ajustement du pH se fait en continu à l'aide d'une solution IN d'acide nitrique (acide non complexant). Le contenu de la phase liquide en métaux lourds est alors déterminé par analyse.
Selon le test américain TCLP (Toxicity Characteristic Leaching
Procédure), on prend 100g de matière solide, passée au tamis de 9,5 mm et on met l'échantillon en contact pendant 18 heures avec 2000 ml de solution à 5,7 g/1 CH3COOH.
Le procédé selon l'invention peut par exemple s'appliquer :<->aux déchets issus de la décantation d'eaux usées d'origine industrielle ou urbaine,
- aux déchets issues de la décontamination de sols tels que ceux de certains sites industriels ;
- aux résidus de broyage d'automobiles ou aux cendres d'incinération ;
- aux sédiments provenant du dragage ou curage de rivières, d'étangs, de puits ou d'égouts, et
- aux sédiments provenant du curage de voies navigables (p. ex. ports, lacs, fleuves, canaux).
Dans un mode d'exécution avantageux du procédé selon l'invention, les déchets secondaires comprennent des résidus de broyage d'automobiles ou des cendres volantes d'incinérateurs. On entend par cendres volantes les cendres de combustion qui sont entraînées par les fumées de combustion. Ces déchets, riches en métaux lourds, sont traités très efficacement par le procédé selon l'invention.
Selon une variante référée de ce mode d'exécution, les déchets comprennent des résidus de broyage d'automobiles.
Dans cette variante, il est recommandé de séparer des déchets les particules refusées au tamis de 4 mm, de préférence
3 mm, encore plus préférentiellement 2 mm.
Le déchet subsistant est ensuite additionné d'eau et d'acide phosphorique puis moussé et séché. Les particules séparées sont alors de préférence mélangées à la boue séchée, en vue d'une calcination éventuelle. Dans cette variante, la mousse est particulièrement facile à obtenir même sans additifs tensioactifs.
Les exemples dont la description suit font apparaître l'intérêt de l'invention.
Exemple 1 (non conforme à l'invention) Dans l'exemple 1, on a traité des déchets provenant de résidus du broyage d'automobiles ayant la composition suivante : Constituants Teneur pondérale (poids de matière sèche)
Cd 21 mg/kg
As 41 mg/kg
Cr 530 mg/kg
Cu 14000 mg/kg
Pb 13000 mg/kg
Zn 14000 mg/kg
Hg 3 mg/kg
<EMI ID=12.1>
Ni 410 mg/kg
Tableau 1
Ces teneurs ont été mesurées de la manière suivante :
L'échantillon (environ 200 mg) a été additionné d'1 ml d'acide nitrique 65 % suprapur et de 3 ml d'acide chlorhydrique 37 % suprapur, puis soumis à un rayonnement micro-onde dans un récipient hermétiquement clos, afin de le minéraliser (destruction de la matrice (hydro) carbonée afin d'obtenir un résidu minéral contenant les analytes).
Cette solution additionnée d'un étalon interne (Scandium) est mise à volume
(50 ml) avec de l'eau ultra-pure.
La solution à analyser est alors filtrée si nécessaire (0.45 [mu]m) et injectée sous forme d'aérosol dans un plasma d'argon entretenu par couplage inductif.
Aux températures de 6 000 à 8 000[deg.]K, les atomes et ions formés à partir de l'échantillon sont excités et reviennent à l'état fondamental en émettant des radiations caractéristiques de l'élément dans le domaine UV-visible (130 nm à 800 nm) (ICP OES).
Les diverses radiations sont séparées par diffraction sur un réseau à grand nombre de traits et on mesure l'intensité des raies sélectionnées.
La concentration en élément dans la solution de mesure est obtenue après étalonnage de l'appareil avec des solutions de concentrations connues de chacun des éléments recherchés.
La concentration en ces éléments dans l'échantillon de départ est ensuite calculée en tenant compte de la dilution opérée lors des différentes étapes de préparation.
On a additionné au déchet (qui a un poids spécifique apparent de
0,98kg/dm ) 50 % d'eau. Le mélange résultant, d'un poids spécifique de 1,1 kg/dm a été additionné de 3,5 % (en poids de matière sèche) d'acide phosphorique à 75 % et introduit dans un réacteur tubulaire, à la sortie duquel le mélange se présentait sous forme d'une mousse ayant un poids spécifique de 0,74 kg/dm<3>. Le déchet a ensuite été calciné pendant deux heures à 650[deg.]C.
A l'issue de la calcination, on a soumis les échantillons au test de lixiviation NEN défini ci-dessus, dans l'eau, dans un rapport liquide/solide de 10.
Les résultats du test sont repris au tableau 2 (en mg/kg)
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
<EMI ID=13.1>
0.05 0.11 22 0.22 0.0014 0.05 87 28
Tableau 2
Exemple 2 (non conforme à l'invention)
Dans l'exemple 2, on a traité comme déchet de base des échantillons d'une boue prélevée dans un canal.
La composition pondérale de la boue en ses principaux polluants est reprise au tableau 3 suivant :
Constituants Teneur pondérale (poids de matière sèche)
As 11 mg/kg
Cd 6 mg/kg
Cr 270 mg/kg
Cu 170 mg/kg
Ni 320 mg/kg
Pb 310 mg/kg
Zn 6400 mg/kg
<EMI ID=13.2>
Hg 3 mg/kg
Tableau 3
La boue avait une densité de 1,2 kg/dm . On a additionné à la boue 3,0 % (en poids de matière sèche) d'acide phosphorique.
Le déchet phosphaté, qui présentait une densité de 0, 75 a ensuite été calciné pendant 2 heures à 650[deg.]C.
A l'issue de la calcination, on a soumis les échantillons au test de lixiviation NEN défini ci-dessus, dans un rapport liquide/solide de 10. Les résultats du test sont repris au tableau 4 (en mg/kg) :
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
<EMI ID=13.3>
0.05 0.004 29 0.05 0,0005 0.05 0.05 0.1 Tableau 4
Exemple 3 (conforme à l'invention)
On a procédé comme dans l'exemple 2 sauf que la boue a été additionnée avant phosphatation d'une quantité de 17,5 % en poids de matière sèche du déchet additionné d'eau traité à l'exemple 1.
Le test de lixiviation NEN a donné les résultats suivants :
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
<EMI ID=14.1>
0.05 0.004 25 0.05 0,0005 0.05 0.05 0.4
Tableau 5
Une comparaison des exemples 1 et 3 montre que l'ajout de seulement
3,5 % d'acide phosphorique à un mélange de déchets selon l'invention permet d'obtenir un inertage en cadmium, cuivre, mercure, plomb et zinc supérieur à celui obtenu au départ de déchet secondaire pris isolément. D'autre part, une comparaison des exemples 2 et 3 montre que l'ajout au déchet de base faiblement contaminé en métaux lourds de quantités importantes en poids d'un déchet secondaire fortement contaminé en métaux lourds ne nuit que peu ou pas, voire améliore l'inertage du déchet faiblement contaminé.
Exemple 4 (non conforme à l'invention)
Dans l'exemple 4, on a traité comme déchet de base des échantillons de cendres volantes issues de la filtration de fumées d'incinérateur d'ordure ménagère.
La composition pondérale des cendres volantes en ses principaux polluants est reprise au tableau 6 suivant :
Constituants Teneur pondérale (poids de matière sèche)
As 43 mg/kg
Cd 190 mg/kg
Cr 315 mg/kg
Cu 760 mg/kg
Hg 3
Ni 61 mg/kg
Pb 3900 mg/kg
<EMI ID=14.2>
Zn 9200 mg/kg
Tableau 6
Les cendres volantes avaient un poids spécifique apparent de 0,56kg/dm . On leur a additionné 50 % d'eau pour former une boue ayant un poids spécifique apparent de 1,43 kg/dm . On a additionné à la boue 3,5 % (en poids de matière sèche) d'acide phosphorique. Le déchet phosphaté, qui présentait un poids spécifique apparent de 1 ,27 kg/dm<3>environ a ensuite été calciné pendant 2 heures à 650[deg.]C.
A l'issue de la calcination, on a soumis les échantillons au test de lixiviation NEN défini ci-dessus, dans un rapport liquide/solide de 10.
Les résultats du test sont repris au tableau 7 (en mg/kg) :
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
<EMI ID=15.1>
0,05 0.056 130 0.05 0,0052 0.05 0.17 1.6
Tableau 7
Exemple 5 (conforme à l'invention)
On a procédé comme dans l'exemple 2 sauf que la boue a été additionnée d'une quantité de 11,1 % en poids de matière sèche du déchet additionné d'eau traité à l'exemple 4.
Le test de lixiviation NEN a donné les résultats suivants :
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
<EMI ID=15.2>
0.05 0.004 35 0.05 0,0005 0.05 0.05 0.1
Tableau 8
Une comparaison des exemples 4 et 5 montre que l'ajout de seulement 3,5 % d'acide phosphorique à un mélange de déchets selon l'invention permet d'obtenir un inertage en cadmium, chrome, mercure, plomb et zinc supérieur à celui obtenu au départ de déchet secondaire pris isolément.
D'autre part, une comparaison des exemples 2 et 5 confirme que l'ajout de quantité importante d'un déchet fortement contaminé en métaux lourds ne nuit pas pour la majorité des métaux analysés l'inertage du déchet faiblement contaminé.