CA2114137A1 - Method for detoxication of combustion residues by removing the movable toxic compounds and by binding and concentrating said compounds obtained from treatment solutions - Google Patents

Method for detoxication of combustion residues by removing the movable toxic compounds and by binding and concentrating said compounds obtained from treatment solutions

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CA2114137A1
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Abstract

2114137 9325716 L'invention concerne un procédé de stabilisation de scories par extraction des fractions métalliques solubilisables. Il comporte la réalisation de lixiviations de ces scories avec une solution aqueuse de lixiviation, contenant des éléments échangeables sous forme de chlorures avec les cations de métaux lourds présents dans ces scories. La solution de lixiviation est constituée par une solution d'acide chlorhydrique dilué, pour les scories à caractère basique, ou par une solution de chlorure d'un métal alcalin ou alcalino-terreux, pour les scories à caractère neutre.The invention relates to a process for stabilizing slag by extraction of the soluble metallic fractions. It involves carrying out leaching of these slags with an aqueous leaching solution, containing elements exchangeable in the form of chlorides with the heavy metal cations present in these slags. The leaching solution consists of a dilute hydrochloric acid solution, for slag with a basic character, or by a chloride solution of an alkali or alkaline earth metal, for slag with a neutral character.

Description

W093~25716 2114 ~ 3 7 PCT/FR93/00543 PROCEDE DE DETOXICATION DE RESIDUS DE COMBUSTION PAR
EXTRACTION DES COMPOSES TOXIQUES MOBILES ET FIXATION-CON OE NTRATION DE CES MEMES CO~POSES SSUS DES
SOLUTIONS D~ TRAITEMENT
Les scories sont des résidus solides non volatilisés extraits des foyers de combustion, sur des sites industriels. Evacués géneralement par une chasse hydraulique vers une fosse de réception et contenant alors de 3 à 30 % d'eau, ils ont l'aspect de solides noirs plus ou moins divises et très héterogenes.
Dans le cadre de la présente description, l'expression "scories" doit donc être entendue dans le sens le plus large possible. Elle concern~ra tous produits et résidus de combustion, par exemple machefers, susceptibles de contenir des métaux lourds plus ou moins éluables par des eaux de ruissellement ou méteoriques.
Elles peuvent encore consister en des cendres volantes provenant, par exemple, de l'incineration de residus urbains Les scories sont souvent cara~térisees par une gangue silico-alumineuse contenant des oxydes métalliques, essentiellement des oxydes ferriques et à
des teneurs moindresj des oxydes de chrome, de cuivre, de n~i~kel, de zinc, voire de-cobalt et de plomb (tableau l).
Leurs compositions peuvent~ naturellement varier considérablement d'un site a l'autre.
C'est ce que 1'on peut observer, par exemple a l'anailyse du tableau 1 qui suit. Il prësente les résultats donnés à titre d'exemples d'analyses multi-éIémentaires de scories o~tenues sur trois si~es industriels differents, a Strasbourg (ST l), à Salaise, dans le département de l'Isere (S II), et à Saint-Vulbas, dans le département de l'Ain tSV l)~

WO 93~2~i716 1 1 4 13 7 PCI /FR93/00543 ' .

Tableau I: Anal~se multiélémen~aire des scories de Tredi Strasbourg (ST 1) de Tredi Salaise Il (S Il) et de Tredi Saint-Yulbas (SV 1).
___ __ _ . _ . e _ _ __ ~
Eléments majeurs en Scories ST 1 Scories S II Scories SV 1 pourcentage d'oxyde:
. . . _ , _ SiO~ 28.89 23.9_ 23.58 ~0~ 9 70 8.46 ~3,12 . - . , . ~
Fe~ 33.95 1 23,8 18 91 Mr~ 1.86_ 1 1.44_ ~.13 McO _ 1.89 1 0.87 1,01 C~aO ~ 5.84 1 9.51 _ _8.58 a?O - - -- 3.70 I 1.45 0.75 K~O 0.87 l 1.29 ¦ _0.75 i~ . _ 5.85 1~ I _ 0,98 P2Os _ - 1.22 I 9,61 ~ 7,85.
Soufre* __ 0.04 1 1.42 1 0.16 * R~sultars sous forme élémenraire E: éments traces (teneur~ imées sous forme ~ lémentaire en~pm lI~ 11500 _ 2429 _ Bervlium 3 4 0.6 1 ~ _ . . ~
Cobalt 6800 .S
Chrome _ _ 20800__ lo90 ¦__5__ C~ 48ûO l3874 1 8800 C~ 58 5.0 1 2 Nlobium 124 ~o.l Nickel S800 14.~8 784 ~ _ _ .... .. . . . . _ , ~
Rubidium _ _ 24 17 ¦ 16 ~Scandium 6.4 1 7.9 _ 6 Stron~ium 402 171 290 . ._ _ _~
Tlionum_ 5 5 _ ~ 5 ~ ~ Vana~um ~ 484 _ 115 _ 105 I -~; I Ymium 6 ¦~ 7 inc _ ____ 19~ 1~ ~ S20 ~onium 282 l 12 98 tain ~ ~ 48 _ 105 360 Cadmium 0.3 3.2_ _ 1.3 M~ 0.04 0 ~ 3.8 ; ~ Arsenic __ 6. l4 ~5 50 Plomb 186 324,l __ 190 ~ .
:

WO93/2571S ~ PCT/FR93/00543 Les scories provenant de l'incinération de déchets industriels doivent normalem~nt être stockées dans des decharges ou centres techniques d~enfouissement (C.E.T.).
Ces scories peuvent en effet présenter des risques, en particulier lorsque leurs teneurs en métaux lourds, toxiques, sous des formes aisément eluables, sont encore elevees. Ces métaux lourds sont concentrés dans les scQries selon divers mécani~mes physicochimiques, et selon leurs natures, forment diverses associations pPU ou pas connues. C'est la raison pour laquelle ces risques font 1~objet d'évaluations avec pour conséquences des orientations vers des C.E.T~ qui peuvent etre distingués selon leurs capacités respectives à autoriser ces enfouissements dans des conditions répondant chaque fois à des normes - lorsque cellesci ont été définies - de : securite ~ppropriee.
~:
Les méthodes d'extraction selectives, utilisees en pédologie (science des sols), permettent de distinguer certaines associations ou certaines constitutions specifiques (spéciationsj et fournissent des informations sur les formes chimiques et sur les conditions possibles de solubilisation des metaux. La connaissance de ces données est i~portante pour évaluer la possibilité d'un traitement de décontaminatio~.
Les métaux présents dans les scories peuvent être hydrosolubles, échangeables, associés à des oxydes et hydroxydes amorphes ou cristallises, ou sous forme de precipités, tels les carbonates ou les sulfures. Souvent les importantes pollutions auxquelles les scories peuvent donner lieu, résultent de l'extraction de ces metaux par solubilisation dans des eaux météoriques ou de ruissellement. Les cations "isotopiquementl' echangeables WO93/25716 . PCT/FR93/00543 ,, , - ~li4~3 1 sexont d'autant plus rapidement echanges que les forces électrostatiques sur dPs sites chargés negativement seront faibles.
Plus géneralement ces constatations ont conduit les specialistes à définir la mobilite d'un elément, c'est à-dire l'aptitude de cet élément à passer dans des compartiments du milieu ou il se trouve de moins en moins énergéti~uement retenu, le compartiment ultime étant représenté par }a phase liquide (solution).
Diverses normes existent pour corréler le risque presenté par les scories traitees avec les teneurs ~ou quantités solubilisables) en métaux dissous dans les lixiviats ou eluats o~tenus. Pour ces tests normalisés, ces scories sont lixiviees par des solutions aqueuses simulant l'action des eaux météoriques. Ces essais de lixiviation, effectués au laboratoire, permettent une évaluation des risques re~els encourus lors de la mise en décharge contrôlee de scories. Ils peuvent préciser les conditions dans lesquelles certains machefers peuvent être valorises en travaux publics (circulaire machefers du 8/04/92, voir tableau 2 plus loin). Par exemple en France, le protocole d'étude normalise AFNOR (X31210, 1988) recommandé par le Ministère de lrEn~ironnement a pour objectif l'extraction des substances solubles contenues dans les scories broyees (~iametre < 4 mm).
D'autres types de normes sont a l'étude par les services compétents de la Communaute Economi~ue Europeenne (CEE~.
Dans les différentes categories de lixi~iats, les analyses des metaux toxiques solubles permettent de situer les concentrations mesurees par rapport à des seuils fixes par les normes françaises et européennes. De cette mise en référence dependront les autorisations de valorisation (tableau 2) ou de mise en décharge dans des W093/25716 2~ 13 1 PCT/FR93/00543 C.E.T. ad hoc, selon que les produits traités obtenus seront classes, par exemple, comme "déchets dangereux"
(CET de type Classe I), "dechets non dangereux" ~CET de type Classe II), ou "déchets inertes" (voir tableau 3 qui suit).
Le mode opératoire du protocole d'étude normalisé
AFNOR (X31210, 1988) est le suivant :
- une eau deminéralisée saturée en air et en C02 a pH 4,5 et de resistivité comprise entre 0,2 et 0,4 Mn.cm est mélangee a 100 g de scories pendant 16 heures à
temperature amhiante sous agitation rotative.
- le premier lixiviat est o~tenu par filtration du surnageant apres centrifugation du melange (2000 g pendant 15 minutes). La couleur, l'odeur, la conductivite et le pH sont alors mesurésO Le solide est ensuite repris pour 2 nouvelles extractions avec par conséquent l'obtention de deux lixiviats ~ou eluats~
supplementaires. A l'issue de ces opérations, la demande chimique en oxygene (DCO), le car~one organique total 0T) et une analyse minérale sont effectues sur les 3 éluats.
Des essais semblables ont ete mis au point dans d'autres pays ou dans la C.E.E.
Ils ont permis de définir des normes, comme illustrees dans le tableau 3, mais susceptibles de modifications. Les valeurs presentees définissent divers "seuils d'elution" correspondant à la somme des quantités maximales solubilisables de chacun des métaux ou autres constituants polluants (par exemple chlorures et cyanures solubles) qui peuvent être tolérées, eu égard a chacune des catégories ou classes de déchets en cause~
Pour les éléments metalliques polluants, les chlorures et les cyanures, 1PS normes françaises et WO93f2~716 PCT/FR93/00~3 2il 4i 3 ~ 6 europeennes (dechets non-dangereux~ exigent en outre que les quantités de chacun des élements lixiviés au cours des trois extractions successives aillent en décroissant.
Dans le cas contraire, c'est à-dire celui où l'on observerait des "solubilisations croissantes" de certains métaux dans au moins deux lixiviats ou éluats successifs, on ne pourrait conclure à la sta~ilisation des scories dans le temps. On pourrait en eff~t toujours craindre des risques de pollutions résultant d'échanges renouvelés entre les scories enfouies et les eaux de ruissellement.
Les: tableaux 4, 5 et 6 qui suivent permettent d'apprecier ce que sont les principales caractéristiques polluantes des scories, ST l, 5II et SV l considPrees à
titre d'exemples.

, ~ :

: ::

~ ; :

: ~

W093/Z5716 2114 ~ 3 7 PCT/FR93/00~3 Tableau 2: Valorisation des machefers d'incineratlon d'ordures menagères en travaux publics concentrations-seuils données par la fraction lixiviable obtenue par le test normalise AFNOR ~x 31-2lO).

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * ~ * * **
* imbrulés < 5 % *
* fraction soluble < 3 % *
* Hg < 0,2 mg/~g de ma~ière sèche *
~: * Pb < 4 mg/Kg de mati~re sè he *
* Cd < l mq/Kg de matière sèche *
* Cu < 20 mgjKg ~e matière sèche *
* As < 2 mg/Kg de matiere sèche *
* CrVI < 1 mg/Kg de matière sèche *
: * sulfates < 4000 mg/Kg de matiere sèche *
* chlorures < 2800 mg/Kg de matière seche *
* COT < lOOO mg/Kg de ma~iere sèche *
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * **

Si les frac~ions lixiviables respectent les seuils précites, les machefers sont considéres comme ayant une aible fraction lixiviable. La production correspondante est alors valorisable en travaux publics.

Reférence : Circulaire ~achefers, Service des technologies propres et des déchets du : : Ministere de l'Environnement, projet du 8/04/92.

: ~ :

WO 93~25716 P~/FR93/00543 21~4l~7 , 8 Tableau 3: Comparaison des normes européennes et ~ançaises sur la mise en décharge de d~chets. Concent~ations-seuils données pour la fraction lixiviable obtenue par le test allemand pour les normes européennes ll~Og de déchet sec /ll d'eau) et par le test normalisé afnor pour les no~mes françaises (1OOg de déchet brut Ill d'eau). Les resultats sont exprimés en quantités solubilisables en mg/kg.

. ......................... ~
Déchets Nor!nes Déchets non Nomles dangereux Fransaises dangereux Françaises Déchets nonnes CEE classe I n~mes CEE classe II inertes mg/lcg (I) (scories) mg/kg ( ) lcendres nomles C3EE
~g~kg ~2) m~/kg (2~ mg./lcg ~
~_ _ __ pH 4-13 5-13 4-13 4-13 : DCO c5000 Perte au feu ~5%
TOC 400-2000 400-2000 <400 <2000 arsenic III 2-10 <10 1-2 <2 <1 plomb 4-20 <100 <4 <30 le total cadrnium 1-5 <50 <1 <5 de ~: chrome VI 1-5 <100 ~1 ces cuivre '20-100 ~20 ~20 éléments nickel 4^20 <100 ~4 doit mcrcure 0,2-1 <10 <0,2 <0,2 être zinc 20-100 <500 <20 <50 m~/k~
~ ~ . , _ ~
en mg/kg de déchet sec
W093 ~ 25716 2114 ~ 3 7 PCT / FR93 / 00543 METHOD FOR DETOXICATION OF COMBUSTION RESIDUES BY
EXTRACTION OF MOBILE TOXIC COMPOUNDS AND FIXATION-CON OE NTRATION OF THESE SAME CO ~ POSSES
TREATMENT SOLUTIONS
Slag is non-volatilized solid residue extracts from combustion stoves, on sites industrial. Usually evacuated by a hunt hydraulic to a receiving pit and container so from 3 to 30% water, they look like solids black more or less divided and very heterogeneous.
In the context of this description, the expression "slag" must therefore be understood in the as broad as possible. It concerns all combustion products and residues, for example machefers, likely to contain heavy metals more or less Eligible by runoff or meteoric water.
They may still consist of fly ash from, for example, the incineration of residues urban Slag is often characterized by a silico-aluminous gangue containing oxides metallic, mainly ferric oxides and lower levels of oxides of chromium, copper, n ~ i ~ kel, zinc, even de-cobalt and lead (table l).
Their compositions may of course vary considerably from one site to another.
This is what can be observed, for example at the table 1 below. It presents the results given as examples of multi-analysis Slag heaps o ~ held on three si ~ es different manufacturers, in Strasbourg (ST l), in Salaise, in the department of Isere (S II), and in Saint-Vulbas, in the department of Ain tSV l) ~

WO 93 ~ 2 ~ i716 1 1 4 13 7 PCI / FR93 / 00543 '.

Table I: Anal ~ se multiélémen ~ slag area of Tredi Strasbourg (ST 1) of Tredi Salaise Il (S Il) and Tredi Saint-Yulbas (SV 1).
___ __ _. _. e _ _ __ ~
Major elements in Slag ST 1 Slag S II Slag SV 1 percentage of oxide:
. . . _, _ SiO ~ 28.89 23.9_ 23.58 ~ 0 ~ 9 70 8.46 ~ 3.12 . -. ,. ~
Fe ~ 33.95 1 23.8 18 91 Mr ~ 1.86_ 1 1.44_ ~ .13 McO _ 1.89 1 0.87 1.01 C ~ aO ~ 5.84 1 9.51 _ _8.58 a? O - - - 3.70 I 1.45 0.75 K ~ O 0.87 l 1.29 ¦ _0.75 i ~. _ 5.85 1 ~ I _ 0.98 P2Os _ - 1.22 I 9.61 ~ 7.85.
Sulfur * __ 0.04 1 1.42 1 0.16 * R ~ sultars in elementary form E: trace elements (content ~ imaged in ~ elementary form in ~ pm lI ~ 11500 _ 2429 _ Bervlium 3 4 0.6 1 ~ _. . ~
Cobalt 6800 .S
Chrome _ _ 20800__ lo90 ¦__5__ C ~ 48ûO l3874 1 8800 C ~ 58 5.0 1 2 Nlobium 124 ~ ol Nickel S800 14. ~ 8,784 ~ _ _ .... ... . . . _, ~
Rubidium _ _ 24 17 ¦ 16 ~ Scandium 6.4 1 7.9 _ 6 Stron ~ ium 402 171 290 . ._ _ _ ~
Tlionum_ 5 5 _ ~ 5 ~ ~ Vana ~ um ~ 484 _ 115 _ 105 I - ~; I Ymium 6 ¦ ~ 7 inc _ ____ 19 ~ 1 ~ ~ S20 ~ onium 282 l 12 98 tain ~ ~ 48 _ 105 360 Cadmium 0.3 3.2_ _ 1.3 M ~ 0.04 0 ~ 3.8 ; ~ Arsenic __ 6. l4 ~ 5 50 Lead 186 324, l __ 190 ~.
:

WO93 / 2571S ~ PCT / FR93 / 00543 Slag from waste incineration industrialists should normally be stored in landfills or technical landfill centers (TEC).
These slag can indeed present risks, especially when their heavy metal contents, toxic, in easily elutable forms, are still high. These heavy metals are concentrated in scQries according to various physico-chemical mechanisms, and according to their natures, form various associations pPU or not known. This is the reason why these risks are 1 ~ subject to evaluations with consequences of orientations towards CET ~ which can be distinguished according to their respective capacities to authorize these burial in conditions responding each time to standards - where these have been defined - of : security ~ appropriate.
~:
Selective extraction methods, used in pedology (soil science), allow to distinguish certain associations or certain constitutions specific (speciationsj and provide information on chemical forms and possible conditions of solubilization of metals. Knowledge of these data is important to assess the possibility of a decontamination treatment ~.
The metals present in the slag can be water-soluble, exchangeable, associated with oxides and amorphous or crystallized hydroxides, or in the form of precipitates, such as carbonates or sulfides. Often the significant pollution to which slag can give rise, result from the extraction of these metals by solubilization in meteoric or runoff. The isotopically exchangeable cations WO93 / 25716. PCT / FR93 / 00543 ,,, - ~ li4 ~ 3 1 are exchanged all the more quickly as the forces electrostatics on negatively charged sites will be weak.
More generally, these findings have led specialists to define the mobility of an element, it is that is, the ability of this element to pass through middle compartments where it is less and less energéti ~ uement retained, the ultimate compartment being represented by} a liquid phase (solution).
Various standards exist to correlate risk presented by the slag treated with the contents ~ or solubilizable quantities) of metals dissolved in leachate or eluate where required. For these standardized tests, these slags are leached by aqueous solutions simulating the action of meteoric waters. These tests of leaching, carried out in the laboratory, allows a assessment of the actual risks incurred during implementation controlled slag discharge. They can specify the conditions under which certain mints can be used in public works (circular machefers dated 8/04/92, see table 2 below). For example in France, the AFNOR standard study protocol (X31210, 1988) recommended by the Ministry of the Environment a for the purpose of extracting soluble substances contained in the crushed slag (~ iametre <4 mm).
Other types of standards are under study by the services competent from the European Economic Community (EEC ~.
In the different categories of leachates, the analyzes of soluble toxic metals allow locate the concentrations measured in relation to thresholds fixed by French and European standards. Of this referencing will depend on the authorizations of recovery (table 2) or landfill in W093 / 25716 2 ~ 13 1 PCT / FR93 / 00543 CET ad hoc, depending on whether the processed products obtained will be classified, for example, as "hazardous waste"
(Class I type CET), "non-hazardous waste" ~ CET from Class II), or "inert waste" (see Table 3 following).
The operating mode of the standardized study protocol AFNOR (X31210, 1988) is as follows:
- demineralized water saturated with air and C02 a pH 4.5 and resistivity between 0.2 and 0.4 Mn.cm is mixed with 100 g of slag for 16 hours at asbestos temperature with rotary stirring.
- the first leachate is o ~ held by filtration of supernatant after centrifugation of the mixture (2000 g for 15 minutes). The color, the smell, the conductivity and pH are then measured O The solid is then resumed for 2 new extractions with by consequently obtaining two leachates ~ or eluates ~
additional. At the end of these operations, the request chemical oxygen (COD), total organic car ~ one 0T) and a mineral analysis are performed on the 3 eluates.
Similar tests have been developed in other countries or in the EEC
They helped set standards, like illustrated in Table 3, but likely to modifications. The values presented define various "elution thresholds" corresponding to the sum of the quantities solubilizable maximums of each of the metals or others polluting constituents (e.g. chlorides and cyanides soluble) which can be tolerated with regard to each categories or classes of waste involved ~
For polluting metallic elements, the chlorides and cyanides, 1PS French standards and WO93f2 ~ 716 PCT / FR93 / 00 ~ 3 2il 4i 3 ~ 6 European (non-hazardous waste ~ also require that the quantities of each of the elements leached during of the three successive extractions go decreasing.
Otherwise, that is to say the one where would observe "increasing solubilizations" of some metals in at least two successive leachates or eluates, one could not conclude with the sta ~ ilisation of the slag in time. We could indeed always fear risks of pollution resulting from renewed exchanges between buried slag and runoff.
The: Tables 4, 5 and 6 which follow allow appreciate what the main features are pollutants from slag, ST l, 5II and SV l considered to title of examples.

, ~:

: ::

~; :

: ~

W093 / Z5716 2114 ~ 3 7 PCT / FR93 / 00 ~ 3 Table 2: Recovery of incineration slag household garbage in public works threshold concentrations given by the leachable fraction obtained by the test normalizes AFNOR ~ x 31-210).

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * ~ * * **
* unburnt <5% *
* soluble fraction <3% *
* Hg <0.2 mg / ~ g of dry matter *
~: * Pb <4 mg / Kg of dry matter *
* Cd <l mq / Kg of dry matter *
* Cu <20 mgjKg ~ e dry matter *
* As <2 mg / Kg of dry matter *
* CrVI <1 mg / Kg of dry matter *
: * sulfates <4000 mg / Kg of dry matter *
* chlorides <2800 mg / Kg of dry matter *
* TOC <100 mg / kg of dry matter *
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * **

If the leachable fractions respect the thresholds aforementioned, the chews are considered to have a low leachable fraction. The corresponding production can then be used in public works.

Reference: Circular ~ achefers, Service des clean technology and waste from :: Ministry of the Environment, project of 8/04/92.

: ~:

WO 93 ~ 25716 P ~ / FR93 / 00543 21 ~ 4l ~ 7 , 8 Table 3: Comparison of European and ~ French standards on landfill disposal waste. Concent ~ ations-thresholds given for the leachable fraction obtained by the German test for European standards ll ~ Og of dry waste / ll of water) and by the Afnor standardized test for French no ~ mes (1OOg of raw water waste III). The results are expressed in solubilizable quantities in mg / kg.

. ......................... ~
Normal Waste Non Nominal Waste dangerous French dangerous French Waste EEC class I standards EEC class II inert codes mg / lcg (I) (slag) mg / kg () nominal ash C3EE
~ g ~ kg ~ 2) m ~ / kg (2 ~ mg./lcg ~
~ _ _ __ pH 4-13 5-13 4-13 4-13 : COD c5000 Loss on ignition ~ 5%
TOC 400-2000 400-2000 <400 <2000 arsenic III 2-10 <10 1-2 <2 <1 lead 4-20 <100 <4 <30 total cadrnium 1-5 <50 <1 <5 of ~: chrome VI 1-5 <100 ~ 1 these copper '20 -100 ~ 20 ~ 20 elements nickel 4 ^ 20 <100 ~ 4 must 0.2-1 <10 <0.2 <0.2 be zinc 20-100 <500 <20 <50 m ~ / k ~
~ ~. , _ ~
in mg / kg of dry waste

2) en mg/l;g de déchel brul - Projct de Direcave europcenne sur le mise en decharge de déchets.
- ProjeL d'arrélé ministcriel sur la mise en decharge de d~chets industriels speciaux ~Classe 1). Texte du Minis~erc de ll~nvironnemen~, réf DEPRfSEI/SDO/AN fév-31, 14 mai 1991.
Circulaire sur la mise en dccharge de résidus solides de l'ép~uation des fumées des usines d'incincra~ion des residus urbains (Classe 11). Texte du Ministère de l'Environnement, réf DEPR/SEIlSM/SlPD/APR/MBr, 12 juin 1991.

:~

::

WO 93/2~716 P~/FR93/û0543 I TABLEAU 4: TEST DE LIXIYIATION NORMALISE (TEMOIN~
Scories de Strasbourg (ST 1 S~ivi analytigue des extract~ons _ _ ~ . ._ - ~
Quan~it~ Normes Nonnes Paramètre lère 2e 3e totale ex~ e Classe I (1) Yalonsa~on en controlé Ex~aclion Ex~action Ext~ac~on d~déchel Classe II (2) Travau~ Pub.
bru~ (mg/kg) (m~ ) (mg/kg M.S.) .. . ~ . . ~ _ _ Odeur Inodore lnodoleIrK~dore ~ ~ . . . ~ . .
:Couleur Incolore lncolore Incolore _ .. .. . _ . , . . -~ ~H 7 0 6,4 6.0 ~
~ . . __ . _ __ ~ . .
Résistivité (Ohm.cm) 4000 24000 45000 ~~ 24 ~ O ~40 ~5000 (1) _ C O T m~/l : ~-- ~ clOOO
_ . , - _ __ _ ~ : , ~__ .
~ ~ Concenuaion Concenuauon Concen~tion Q. t~L ex~. Norrnes Normes Normes : ~ ~ : El émen tsdu premier du deuxième du troisième du d~chel Classe I Classe II~ T.P(MS~
:exuai~ (mg/l) exu~it (mgll) ex~ (mg/l) brut ~m~g~ (mg/Kg) (mglKg) (-ng/kg) Plom b _ 0, 1o7 0.045 0.004 1.56 <100 <30 <4 : C~dniium~ ~ N~ ND . _ = <50 c5 <
zinc ~ : 0 358 0,095 ~ 0~264 7 17 ~5~0 (~uivre~ ~ 2274 0.611 O.OS6 29,41 -- <20 <20 ~i-- 0 051 0.04 0.068 _ 1.59 ~100 _ _ 0 060 ~.000-- O.oOo 0,60 ` c100 _ I~/le~~ `` <0003 <0.003 ~ ~0.003`` <0~03 <10 c0,2 c0,2 ~Cvanures~ ~ ~ ~ clO __ 0.00~3 0.0009 ` ~0,0008 0.052 clo <2 c2 ~hlo~ ures~ ~161 ~ _ 1 .96 ~ 4 9,6 c10000 ~2800 ~ , , _ _ ; .
~Sulfates~ : 44 5 1 500 <4000 : telauves alLX .,endres volan~es provenan~ de l'i lcinélauon de re ;idus urbains. _ ~ND:non~dosable,MS mauèresseches Cornportement a la solubilisanon : ~ : (::omponement ~uantltes solublhsablesen : : ~ mg par:K~ de d~chet brut Elts: : ~Dissolu- ~Solubili- Solubili- ~;i;~bi~ Dansles I Poten~ellement : i~on ~otalesaion : sation sa~on condi~ons solubilisables : ~ ~ I décroissante staPnante croissan~e du test I (conc.déchet) .~ . . _ _ ~ _ _ ~
~ ~ ~ : Plomb X 1,56 186 ~ _ . . _ ~ _ : ~ ~ zinc X 7,17 19~0 _ ~ ~ _ Cuivre : : X 2~,41 4800 Nickel . ~ X 1 59 5800 ; _ . _ ~ . . .. .
: (~hrome X 0,60 20800 .~ . _ . . __ ~ _ ~ ~ Arsenic X 0,052 6,2 ~ ~ _ _ _ ~
Chlorures X 49.6 3990 _ ~ _ _ .
Sulfales Y : 500 300 . ~ . - - ~

WO 93/25716 ` P~/FR93/00543 211413 ~ 1 o TABLE~U 5: TEST DE LIXIVIATION NORMALISE (TEMOIN3 I _ , _ _ _ Scories de Salaise (S Il) Suivi analynq~e des e~rac~ons _ _ Quantité Normes Normes Paramètre lère 2e 3e totale ext~ Classe 1~1) valorisa~on en eontrole Extraction Extraction Extrac~on du d~chei Classe Il (2) T~avawx Pub ~_ _ bru~ (m g) (mE/KE) (mg/kg M S ) Odeur InodoreInodore Inodo~ ~ ~
Couleur Jaunâ~ Incolore Incolore ~ .. . . . . . . __ ~H 6 8 7,1 7 6 _ . . . . .
Résislivité (Ohm crn) 0 900 3500 _ _ . . ... ~ ~ ~ ~ ~. .
D.C.O. m~ O2/1 84 36 O 1200 <50~ (1) _ . E_ ....... C400 (~) < iooo ~ . . . . ....................... ,. .
~ . . _ ~ _ .
Concenuation Concentlauon Concentrauon Q. ~OL extr Normes Nonnes Nonn~s Elements du prernier du delL~iè ne du troisième dud~chet Classe I Cla~se Il~ T P(MS) extrait (mg/l) ex~it (mg/l) extrait (mg/l) bn~ (mg/kg) (mglKg) ~mglKg) (mg/kg) . __ . . . _ _ __ _ . ~ , , ~ ~ Plomb 0.443 0 116 0,0s2 6,11 elO0 ~30 <4 ~ , . _. __ . . ~ ~ ~ _~
Ca~nium 0,058 _ 0,015 0,005 0,78 <50 cs < I
Zinc 0.093 0.029 0.028 150 e500Cuivre 0.088 ~0,0~6 0,034 ~ I,88 ~ - c2b <20 : ~iekei ~ 0.338 _ 0.085 0 031 ~ <loo _ '0,100 0~000 ' 0,000' ' 1,00 -clOO ' ,._, _'<I
Mereun~ <0,003 ~o.ob3 <0,003 e0,03 <10 <0.2 <0.2 :: ~ : ~vanures~: ~ ND _ <io .
e0 0008 <0,0008 <o.o 08 <0,008 ~I0 <2 <2 ~: hlorures 338.3 85.6 9 5 4333 ~ <lO000 ~2800 Sul~ates 1650 ~ 250 68 19660 == <4000_ ~: s~ ~ relauves aux cen~res volanles provenanl de l incinérauon de residus urbains.
N~: non dosable, MS: mauères sehes Comportern~nt à la solubil~satton - ~ -Comportement Quantltes solubilisables en m~ par K~ de déchet brut Elts Dissolu- Solubili-Solubili- ~ Dans les Potentiellement tion totale sation sanon sation condihonssolubilisables ! _ décToissante sta~nanle croissan~ du test _(conc.déchet) Plomb X 6 l l 343 _ _ __ .. ._ _ .. ..

Cadmium X 0,78 3~4 . = . , .
~ c X 1.50 94Q
_ __~ , . . . . _, , ~ . ~
(~uivre X 1,88 14150 _ .. . . . ~ . . _ . .
Nickel X 4,54 1523 Chrome _ _ l ,oo IG92 Chiorures _ 4333 205bo ¦ Sul~at~s _ _ = i~680 18Z00 ::

WO93/25716 2114 ~ PCI/FR93/q0543 1 1 !

TABLEAU 6 . TEST DE LIXIY1AT10N NORMALISE (TEMOIN) Scories de Saint Vulbas (SY I) Suivi an~lynque des e~racnons ___ _ . . _ . . . . . .
Quannté Normes Norrnes Parsmètre lère 2~ 3e totale ext~a~te aasse 1(1) Yalorisauon en congrolé Ex~racnon Ex~ac~on Extrac~on du d~chet Classe Il (2) Travaux Pub.
_ _ _ . _ brut ~m0kg) !mQtK.Q~ (mg/kg M.S.) O~eur lnodore Inodorelnodore . . .......................... . .
Couleur lncolore Incolore Incolore .~_ _ . ~ ,,, . . .- . .
DH 9~4 936 85 _ .. . _ ., .
Résistiviié (Ohm.cm) 2222 5435 8S95 ~;~ 4 0 - O 40 <5000-(1) :~ C O ~ /l _ . . 10 <40o (2j <1000 ~ - . . . _ _ _ _ ~ ~ . r , _ . _~ __ .
Concentra~ion ConcenuaLion Concen~ation 5~. tOL ex~:r. Nonnes Normes Norrnes Eiémen ts du premier du deuxième du ~oisième du d~chet Classe I Classe 11~ T.P(MS) extrait ~mg/l) ex~lait (mg/l) exlrait (mgl) bnlt (mg~kg) (mglKg) (mg/Kg) (mglkg) Plomb _ 0,086 0.03 1 0,018 1.35 <100 <30 <4 C~dmium 0.008 0.00:~8 0.Q027 0,135 ~50 .
zinc 0,0100,003 0,00l4 0,l44 csO0 . _ Cuiv~e ~ 0,0024~ 0.0010 ~ 0,0~07 0,04l = c20 _<20 Nickel 0,0180,008-1 _ 0.0048 0,312 c100 . ~
Chrome 0,027 0.0046 0,0077 0,443 <100 _ < 1 ~Mercu~ <0,003cO OQ3 <0~003 <0,03 clO c0,2 co~
Cvanur~s __ ~ ~10 _ ~;ii~ <0,0008<0,0008 <0,0008 <0,008 <IO <2 c2 Chlorures 54,6~I l~g 4,0 70s . ~ cloOOO _<2800 ~SulfateS:T - :~ ~ - ~ ---- <400V
rela~Jves:aux endres Yolanaes provenanl de l'incinclauon de residus urba~ns.
non dosable, MS: ma~ières s~hes Comportemen~d la so~ sanofi _ ~ _ _~
: Compor~ement Quan~tes solubillsables en : m~ par K~ de déchet bmt : ~EIts Dissolu-: Solubili- Solubili- ~iii~ii~Dtu~s lesPotentiellemen[
: uon totalesation sation saaonconditionssolubilisables décroissan~e sta~nante croissantedu ~est ~conc.d~che~) !: ~ _ -- . . _ _ _ , . ~ ~
Plomb X 1,35 190 ~i~i~ x _ __ -0,13s - 1,3 Zinc: ~ x _ 0,l44 620 x ---~ 0~04l 8800 Nlckel ._ . X _ . 0,3 l2 784 Chrome x . 0 443 1~05 Chlorures x ~ 705 .
: ~ _ ~ _ .

W093/2~716 PCT/FR93/00543 2 ~ 7 12 La lecture des tableaux 4, ~ et 6 est facilitée des lors que l'on tient compte des remarques suivantes, a propos des quatre colonnes de droite des sous-tableaux médians et d~s sous-tableaux inferieurs :
- la "quantité totale extraite du dechet brut" en "mg par kg" orrespond pour ch~que élement à lO fois la somme des quantites extraites par les trois solutions d'extractions (ou extractants) utilisées pour traiter lO0 g des memes déchets.
- ces nombres sont à comparer aux normes qui figurent dans les trois colonnes de droite des sous-tableaux médians (et qui correspondent aux valeurs indiquées dans les colonnes "Normes françaises classe Il', I'Normes françaises classe IIIl du tableau 3 et "Normes :~ : Valor sation en Travaux publics" du ~ableau 2).
ces mêmes nombres sont, dans les sous-tableaux inferieurs, comparés aux con~entrations des elements correspondants "potentiellement solubilisables", qui ne sont autres que Ies Yaleurs correspondantes aux mêmes :: :
scories et teneurs puisees dans le tableau lo De l~examen des tableaux 4, 5 et 6, on ~eut donc irer les observations suivantes quant a l'eventuel caractère~ polluant des scories examinees à ti~re d'exemples. Les èchantillons ST l, SII et SV l conduisent à des lixiviats incolores et inodores. La demande chimlque en oxygène (~C0), indice de pollution minerale et organique, est de 240 mg/kg pour ST l, l~00 mg/kg pour SII et de 40 mg/kg pour SV l.
a fraction soluble des scories ST l (tableau 4) risque d'induire une pollution constituée par du cuivre (quantité totale extraite en mg/kg supérieure à la norme de classe II et non conforme a une valorisation en :~ ~

WO93/25716 2 1~ 413 l PCT/FR93/00543 .
13.
travaux publics), du zinc, du nickel et des chlorures (solubilisations croissantes dans les eluats successifs).
Pour les lixiviats des scories SII (tableau 5), tous les eléments doses présentent des solubilisations decroissantes. Mais ils ont un seuil d'élution supérieur aux normes européennes sur les déchets non-dangereux pour le plomb (8,72 mg/kg de dechet sec), le cadmium (1,11 mg/kg de déchet sec), le chrome (1,42 mg/kg de dechet sec) et le nickel (6,48 mg/kg de déchet sec). Par ailleurs, ces lixiviats sont non conformes a la législation qui prévoit une valorisation des machefers en travaux publics (le plomb, Ie cadmium, le chrome et les chlorures ont des concentrations-seuils trop élevees).
Les llxiviats sont néanmoins conformes aux normes françaisPs de classe II.
Les lixiviats obtenus des scories SV 1 séchées sont onformes aux normes précitees (tableau 5).
Il resulte donc de ce qui precede que certaines de ces scories releveraient d'un traitement de decontamination avant tout stockage, enfouissement ou valorisation~ Il devrait d'ailleurs en être de même pour les scories SV 1, quand bien même celles-ci repondraient déja aux normes tolerees à ce jour, mais ~ui pourraient ne plus l'être à l'avenir.
L'invention a precisement pour but la mise au point d'un procédé permettant la préservation de l'environnement tout en limitant le stockage onéreux des scories, surtout en décharge de classe I. Eile a plus particulierement pour objet un procédé de stabilisation de residus de combustion, quelle qu'en soit l'origine, par extraction de la fraction métallique solubilisable.
L'inventio~ a plus particulierement pour but, en référence aux normes françaises et europeennes en W093/2S716 . PCT/~93/005~3 ~ 3 1 14 vigueur, d'obtenir de façon particulièrement simple la detoxicatibn ou "inertisation" des scories au point qu'elles pourront ensuite être stocke~es dans des décharges de classe II au titre de déchets non-dangeureux ou même recyclees.
Selon une premiere disposition essentielle de l'invention, celle-ci consiste à realiser d'abord une ou plusieurs lixiviations des scories, si besoin prealablement broyées à des granulométries suffisamment faibles, notamment a des valeurs inferieures a 50 mm, pour autoriser un contact suffisant entre les résidus de combustion et une solution aqueuse ou liqueur de lixiviation, ayant une concentration suffisante en cations (K+, Na+, Ca2+) ou protons iechangeables sous forme de chlorures avec les cations d~ métaux lourds presents dans ces residus. Cette lixiviation doit être suffisante pour assurer la transformation d'au moins une partie des métaux determinés, notamment métaux lourds contenus dans ces scories, en chlorures solubles ext~ractlbles par cette liqueur de lixiviatlon, et leur extraction effective dans des proportions suffisantes pour que :
d'une part, un test normalisé d'elution u~ltérieurement appliqué aux scories ainsi traitees atteste de la décroissance des quantités successivement solubilisées:de chacun de ces métaux détermines aux cours des essais répetés d'extraction effectues avec une solution normalisée de lixiviation ou d'elution conforme :~:
:: : a ce test et, d'au~re part, la somme des quantites solubilisées dans les éluats résultant des extractions avec la susdite solution normalisee, se situe a des valeurs correspondant a des concentrations inferieures aux concentrations-seuil :: :
: ~
. . .. ,, .... .. ........ ~ .. ,, . ,, .. .. . ~

WO93/25716 211 41~ ~ PCT/FR93/00543 egalement prédeterminees par le test normalisé susdit pour chacun de ces métaux.
Pour la clarté de langage, il a été fait dans ce qui précPde Pt sera fait aussi dans ce qui suit, une distinction entre :
- les "solutions de lixiviation", c'est-à-dire les solutions d'extraction conte~ant les susdits cations ou protons échangeables et - les "solutions d'élution normalisées" correspondant aux solutions mises en oeuvre dans les susdits tests normalises.
Le nombre d'essais successifs d'élution et les seuils de concentration (au moins pour ceux des métaux ayant deja fait l'objet de normes spéciales) sont détermines par les protocoles normalisés existants ou fukurs. Le protocole d'etude normalisé utilisé dans la presente étude correspond a la norme AF~O~ (X31210, 1988) dont la mise en oeuvre détaillée a ete rappelée ci-dessus.
n l'occurrence les essais répetés d'elution avec la .
solution normalisée sont alors de 3 et la solution no~malisée est elle-même constituée par une eau déminéralisée saturée en air et CO2 à pH 4,5 et de résistivité comprise entre 0,2 et 0,4 Mn.cm.
Les essais d'élution avec la solution normalisee sont alors effectués par melange aux scories traitées ~par exemple utilisees a raison de 100 g) pendant 16 heures et sous agitation.
Les cations ou protons échangeable~ sous forme de chlorures de la liqueur utilisée pour la lixiviation initiale des scories peuvent être apportes sous toute forme permettant d'atteindre le but a accomplir. La solution de lixiviation peut consister en de l'acide WO93/257l6 . PCT/FR93/00~43 2il 4137 16 chlorhydrique dilué, plus particulièrement pour le traitement de scories à caractère basique, par exemple des scories qui, lorsqu'elles sont mises ~n suspension dans l'eau pendant un temps suffisantJ ont pour effet de faire passer le pH à des valeurs de l'ordre de 9 à lO.
Pour des scories à caractère neutre dans les mêmes conditions, il est prefére d t avoir recours à des solutions de chlorures de metaux ~lcalins ou alcalino-terreux, plutôt que d'acide chlorhydrique. L'expérience montrè en effet que l'acide chlorhydrique, même à l'etat dilué, tend parfois à attaquer, plu5 qu'il ne faudrait, la matrice ou la gangue des scories a caractère neutre.
Il apparaîtra immédiatement a l'homme du métier que les concentratlons des solutions en cations echangeables sous forme de chlorure~, voire la nature du cation utilisé, ~. :
(de préference potassium, calcium ou autre metal alcalin ou alcalino-terreux) devront le plus souv2nt être ajustees en fonction des scories traitées t de la nature des métaux lourds mobilisables.
D'une façon genérale les concentrations en acide hlorhydrique des solutions acides applicables au traitement conforme a l'invention, auront des c~oncentra~lons molaires le plus souvent comprises dans des intervalles de 0,01 M a 1 M, tandis que les concentrations en chlorure de métal alcalin ou alcalino-erreux des solutions de lixiviation correspondante seront le plus souvent comprises dans l'intervalle O,O1 M,~notamment 0,05 M, à 5 M.
Comme observe a l'o~casion diexpérimentations effectuées sur divers types de scories, une solution d'acide chlorhydrique 0,1 N est un réactif particulierement approprie au traitement de scories basiques, alors qu'une solutîon de chlorure de potassium W093/2~716 ~ 1 i 4 ~ 3 ~ PCT/FR93foo~43 1 M ou de chlorure de calcium O,Ol a 2 M, notamment O,09 M et O,15 M, permettra 1'extraction des metaux mobilisables contenus dans les scories présentant une faible acidité. Cette lixiviation sta~ique ou dynamique (ratio scories/extractant l,l) sera suivie d'un drainage des lixiviats vers un bassin de stockage. Ils pourront egalement être eux-mêmes traités comme discut~ plus loin.
Exemple: Les scories du centre d'incinération de Strasbourg (ST l) ont éte concassées, broyees puis divisees pour la reconstitution d'un échantillon moyen homogene de granulométrie O a 2 mm. Les scories de Saint ; Vulbas (SV l), ont été préalablement séchees avant d'etre reunies en échantillon moyen. Les scories de Salaise (SII) ont~eté traitées en l'état. Les échantillons de Strasbourg (ST l), de Salaise II (SII) et de Saint-Vulbas : ~ ~
(S~ l) ont respectivement un pH de lO,O, de 7,6 et de 8,2.
Dispositif expérimental: extraction _ des métaux echanqeables:
Les tests d'extraction sont realisés par des tests ;de lixiviation en colonne engorgee ou en lixiviation dynamique (sous agitation~ sur lOO g de scories. Les réactifs utilisés ~lOO ml pour lOO g de scories) sont l'acide chlorhydrique O,l N, le chlorure de potassium l M
ou l~ chlorure de calcium 0,09 M et 0,15 M. Ils sont laissés en contact de 2 à 24 heures avec les scories et peuvent subir 2 recyclages ~soit au moins 3 fois 24 heures de contact scories/liquide d'extraction). Le pH, la conductivite et la compQsition chimique sont déterminés sur les lixiviats obtenus. L'échantillon des , ::
scories est ensuite rincé avec au plus 2 fois lOO ml d'eau distillee puis le test de lixiviation normalisé est appliqué.

211~13~ 18 Résultats :
Les extractants utilisés dans les tests de mobilité
forment avec les élements des scories des chlorures metalliques solubl~s dont la vitesse de formation est fonction de leur constante de solubilité.
A titre d'exemples, le chlorure de potassium lM
entraîne une solubilisation importante de calcium et de cuivre dans les scories ST l. Le potassium (réactif en excès~ et le sodium, non doses dans ces essais, se sont réveles, lors des dosages, être des élements matriciels ayant une incidence négative sur les analyses ~émission jaune dans le plasma). Les élements tr~ces solubilisés sont indiqués dans le tableau 7. Dans les scories SII, les éléments les plus mobilicables sont le manganèse et ::
le magnésium pour les elements majeurs, les eléments traces étant solubilises selon des proportions variables (tableau 7). La perturbation analytique, due à une solubilisation massive d'eléments alcalino-terreux est egalement remarquée dans ces solutions provenant des scories SII.
L'acid chlorhydrique mobilise plus efficarement les metaux, en particulier, le cui~re dans les scories ST l.
La dissolutlon des alcalino-terreux par ce reactif entraîne une perturbation du dosage du calcium, alors que l'emission ~aune du plasma est synonyme d~une forte présence de sodium (tableau 7).

~, ~:

WO93/25716 ~ 3 ~ P~/~g3~00~43 . ~ .

!

Tableau 7; D~termination de la mobilité de 9 éléments majeurs et de 7 métaux traces au cours de la lixiYiation en colonne engorgée de 100g de scories par lûO
ml d'extractant (3 passages successifs). Analyses des lixiYiats obtenus par dosa~e des ~lémeslts métalliques en soltltion au spectrophotomètre d'émission plasma. R~sultats exprim~s en p~urcellSage pondéral des teneurs initiales.
__ _ _ Eléments extraits ~en %) par Eléments extraits ~en %~ par le chlorure de potassium lM I'acide chlorhYdrique 0~1 N
~ ~ . . _ :~ Elémenls re~herchés Scories ST 1 ScoIies S II Scories ST 1 Scories S II
:: ~
___. _ . . _ .
Aluminium 0 00 O 00 0 33 0 01 . , . _ . _ .
Calcium O 0~ O 00 non dosable non dosable .. __ .....
Man~anèse 0,00 0.14 0,41 0,60 ~ ~ ~ __ . ~... .. _ .. ...
Ma~nésiuTn O 01 1 05 0,64 S,45 _ . . _ ~ ~
Fer 0.00: 0.00 01 7 0,00 ~Silicium ~ 0~00 0,00 ~,19 0.01 ___ ..... . ~_ ~
Potassium non dosable non dosable ¦ non dosé non dosé
: : ~odium non dosé non dosé non dosé non dosé
- ~ ~ ~ ~ ~
: ~__ non dosé non dosé L~ nondosé
Co~alt 0,00 0 19 1~-- 0~59 ~Chr rne 0,(~0 0,03 0,00 0,04 . - ~ .; . , , _ ~ ~ ~ _ . ~ , :: C~uivle 0.02 0.00 10 10 _ ~.00 iNi~kel:: 0~00: 0,04 0,û8 Q,32 ~ ~ . -- ~ ~-- ~
Zinc ~Q.00 0 01 0,13 0.04 ~ ~ _ ~ ~ ~ ~
Cadrrium 0.00 Q 00: L~ 0.00 ~PIomb _ _ ~ 0.0~ 0,18 ~ ~ 0,23 , , ~: ~ . .

:

WO 93/25716 . ' PCI`/FR93/00543 r) 20
2) in mg / l; g of burned waste - European Direcave project on landfill of waste.
- Draft ministerial order on the landfill of special industrial waste ~ Class 1). Text du Minis ~ erc de ll ~ nvironnemen ~, ref DEPRfSEI / SDO / AN Feb-31, May 14, 1991.
Circular on the discharge of solid residues from the exhaust of fumes from factories incineration of urban residues (Class 11). Text from the Ministry of the Environment, ref DEPR / SEIlSM / SlPD / APR / MBr, June 12, 1991.

: ~

::

WO 93/2 ~ 716 P ~ / FR93 / û0543 I TABLE 4: STANDARDIZED LIXIYIATION TEST (WITNESS ~
Strasbourg slag (ST 1 S ~ ivi analyzes extracts _ _ ~. ._ - ~
Quan ~ it ~ Standards Nonnes Parameter 1st 2nd 3rd total ex ~ e Class I (1) Yalonsa ~ on controlled Ex ~ aclion Ex ~ action Ext ~ ac ~ on ~ Class II decalc (2) Work ~ Pub.
raw ~ (mg / kg) (m ~) (mg / kg DM) ... ~. . ~ _ _ Odor Odorless lnodoleIrK ~ golden ~ ~. . . ~. .
: Color Colorless lncolore Colorless _ .. ... _. ,. . -~ ~ H 7 0 6.4 6.0 ~
~. . __. _ __ ~. .
Resistivity (Ohm.cm) 4000 24000 45000 ~~ 24 ~ O ~ 40 ~ 5000 (1) _ TOT m ~ / l: ~ - ~ clOOO
_. , - _ __ _ ~:, ~ __.
~ ~ Concenuaion Concenuauon Concen ~ tion Q. t ~ L ex ~. Standards Standards Standards : ~ ~: El emen tsdu first of second of third of d ~ chel Class I Class II ~ TP (MS ~
: exuai ~ (mg / l) exu ~ it (mgll) ex ~ (mg / l) gross ~ m ~ g ~ (mg / Kg) (mglKg) (-ng / kg) Plom b _ 0, 1o7 0.045 0.004 1.56 <100 <30 <4 : C ~ dniium ~ ~ N ~ ND. _ = <50 c5 <
zinc ~: 0 358 0.095 ~ 0 ~ 264 7 17 ~ 5 ~ 0 (~ follow ~ ~ 2274 0.611 O.OS6 29.41 - <20 <20 ~ i-- 0 051 0.04 0.068 _ 1.59 ~ 100 _ _ 0 060 ~ .000-- O.oOo 0.60 at c100 _ I ~ / le ~~ `` <0003 <0.003 ~ ~ 0.003`` <0 ~ 03 <10 c0,2 c0,2 ~ Canvases ~ ~ ~ ~ clO __ 0.00 ~ 3 0.0009 `~ 0.0008 0.052 clo <2 c2 ~ hlo ~ ures ~ ~ 161 ~ _ 1 .96 ~ 4 9.6 c10000 ~ 2800 ~,, _ _; .
~ Sulfates ~: 44 5 1 500 <4000 : telauves alLX., endres volan ~ es provenan ~ i lcinélauon de re; idus urbain. _ ~ ND: not ~ dosable, MS mauèresseches Behavior in solubilisanon : ~: (:: omponement ~ uantltes solublhsablesen :: ~ mg per: K ~ of gross waste Elts:: ~ Dissolu- ~ Solubili- Solubili- ~; i; ~ bi ~ Dansles I Poten ~ ellement : i ~ on ~ otalesaion: sation sa ~ on condi ~ solubilizable ons : ~ ~ I decreasing staPnante growing e of test I (waste conc.) . ~. . _ _ ~ _ _ ~
~ ~ ~: Lead X 1.56 186 ~ _. . _ ~ _ : ~ ~ zinc X 7.17 19 ~ 0 _ ~ ~ _ Copper:: X 2 ~, 41 4800 Nickel. ~ X 1 59 5800 ; _. _ ~. . ...
: (~ hrome X 0.60 20800 . ~. _. . __ ~ _ ~ ~ Arsenic X 0.052 6.2 ~ ~ _ _ _ ~
Chlorides X 49.6 3990 _ ~ _ _.
Sulfales Y: 500,300 . ~. - - ~

WO 93/25716 `P ~ / FR93 / 00543 211413 ~ 1 o TABLE ~ U 5: NORMALIZED LEACHING TEST (WITNESS 3 I _, _ _ _ Salaise Slag (S Il) Analynq ~ e monitoring of e ~ rac ~ ons _ _ Quantity Standards Standards Parameter 1st 2nd 3rd total ext ~ Class 1 ~ 1) valued ~ on eontrole Extraction Extraction Extraction of waste Class II (2) T ~ avawx Pub ~ _ _ gross ~ (mg) (mE / KE) (mg / kg DM) Odor Odorless Odorless Odorless ~ ~ ~
Color Yellow ~ Colorless Colorless ~ ... . . . . . __ ~ H 6 8 7.1 7 6 _. . . . .
Resistivity (Ohm crn) 0 900 3500 _ _. . ... ~ ~ ~ ~ ~ ~. .
COD m ~ O2 / 1 84 36 O 1200 <50 ~ (1) _. E_ ....... C400 (~) <iooo ~. . . . .......................,. .
~. . _ ~ _.
Concentlauon Concentrauon Q. ~ OL extr Standards Nonnes Nonn ~ s Elements of the first of the delL ~ th of the third dud ~ chet Class I Cla ~ se Il ~ TP (MS) extract (mg / l) ex ~ it (mg / l) extract (mg / l) bn ~ (mg / kg) (mglKg) ~ mglKg) (mg / kg) . __. . . _ _ __ _. ~,, ~ ~ Lead 0.443 0 116 0.0s2 6.11 elO0 ~ 30 <4 ~,. _. __. . ~ ~ ~ _ ~
Ca ~ nium 0.058 _ 0.015 0.005 0.78 <50 cs <I
Zinc 0.093 0.029 0.028 150 e500Copper 0.088 ~ 0.0 ~ 6 0.034 ~ I, 88 ~ - c2b <20 : ~ iekei ~ 0.338 _ 0.085 0 031 ~ <loo _ '0.100 0 ~ 000' 0.000 '' 1.00 -clOO ', ._, _'<I
Mereun ~ <0.003 ~ o.ob3 <0.003 e0.03 <10 <0.2 <0.2 :: ~: ~ vanures ~: ~ ND _ <io.
e0 0008 <0.0008 <oo 08 <0.008 ~ I0 <2 <2 ~: chlorides 338.3 85.6 9 5 4 333 ~ <lO000 ~ 2800 Sul ~ ates 1650 ~ 250 68 19660 == <4000_ ~: s ~ ~ lifes in the cen ~ res volanles from the incineration of urban residues.
N ~: not dosable, MS: mauères sehes Behavior ~ at solubil ~ satton - ~ -Behavior Quantites soluble in m ~ per K ~ of gross waste Elts Dissolu- Solubili-Solubili- ~ In Potentially total tion sanon sation solubilizable condihons ! _ decreasing sta ~ growing nanle ~ of the test _ (conc. waste) Lead X 6 ll 343 _ _ __ .. ._ _ .. ..

Cadmium X 0.78 3 ~ 4 . =. ,.
~ c X 1.50 94Q
_ __ ~,. . . . _,, ~. ~
(~ work X 1.88 14150 _ ... . . ~. . _. .
Nickel X 4.54 1523 Chrome _ _ l, oo IG92 Chiorures _ 4333 205bo ¦ Sul ~ at ~ s _ _ = i ~ 680 18Z00 ::

WO93 / 25716 2114 ~ PCI / FR93 / q0543 1 1!

TABLE 6. NORMALIZED LIXIY1AT10N TEST (WITNESS) Slag of Saint Vulbas (SY I) Annual follow-up of e ~ racnons ___ _. . _. . . . . .
Quantity Standards Norrnes Parsmeter 1st 2 ~ 3rd total ext ~ a ~ te aasse 1 (1) Yalorisauon en congrolé Ex ~ racnon Ex ~ ac ~ on Extrac ~ on of waste Class II (2) Pub Works.
_ _ _. _ gross ~ m0kg)! mQtK.Q ~ (mg / kg DM) O ~ eur lnodore Inodorelnodore . . ........................... .
Color colorless Colorless Colorless . ~ _ _. ~ ,,,. . .-. .
DH 9 ~ 4,936 85 _ ... _.,.
Resistivity (Ohm.cm) 2222 5435 8S95 ~; ~ 4 0 - O 40 <5000- (1) : ~ CO ~ / l _. . 10 <40o (2d <1000 ~ -. . . _ _ _ _ ~ ~. r , _. _ ~ __.
Concentra ~ ion ConcenuaLion Concen ~ ation 5 ~. tOL ex ~: r. Good Standards Elements of the first of the second of the ~ third of the waste Class I Class 11 ~ TP (MS) extract ~ mg / l) ex ~ milk (mg / l) extract (mgl) bnlt (mg ~ kg) (mglKg) (mg / Kg) (mglkg) Lead _ 0.086 0.03 1 0.018 1.35 <100 <30 <4 C ~ dmium 0.008 0.00: ~ 8 0.Q027 0.135 ~ 50.
zinc 0.0100.003 0.00l4 0.144 csO0. _ Copper ~ e ~ 0.0024 ~ 0.0010 ~ 0.0 ~ 07 0.04l = c20 _ <20 Nickel 0.0180.008-1 _ 0.0048 0.312 c100. ~
Chrome 0.027 0.0046 0.0077 0.443 <100 _ <1 ~ Mercu ~ <0.003cO OQ3 <0 ~ 003 <0.03 clO c0.2 co ~
Cvanur ~ s __ ~ ~ 10 _ ~; ii ~ <0.0008 <0.0008 <0.0008 <0.008 <IO <2 c2 Chlorides 54.6 ~ I l ~ g 4.0 70s. ~ cloOOO _ <2800 ~ SulfateS: T -: ~ ~ - ~ ---- <400V
rela ~ Jves: in Yolanaes provenanl land of the inclination of urba ~ ns residues.
non dosable, MS: ma ~ ières s ~ hes Behavior of sanofi _ ~ _ _ ~
: Composition of Soluble Quan ~
: m ~ by K ~ of bmt waste : ~ EIts Dissolu-: Solubili- Solubili- ~ iii ~ ii ~ Dtu ~ s lesPotentiellemen [
: uon totalesation sation saaonconditionssolubilisables decreasing ~ e sta ~ nante croissantedu ~ est ~ conc.d ~ che ~) !: ~ _ -. . _ _ _,. ~ ~
Lead X 1.35 190 ~ i ~ i ~ x _ __ -0,13s - 1,3 Zinc: ~ x _ 0, l44 620 x --- ~ 0 ~ 04l 8800 Nlckel ._. X _. 0.3 l2 784 Chrome x. 0 443 1 ~ 05 Chlorides x ~ 705.
: ~ _ ~ _.

W093 / 2 ~ 716 PCT / FR93 / 00543 2 ~ 7 12 Reading tables 4, ~ and 6 is made easier when the following remarks are taken into account, a the four right columns of the sub-tables medians and lower sub-tables:
- the "total quantity extracted from gross waste" in "mg per kg" corresponds to each ch ~ that element at lO times the sum of the quantities extracted by the three solutions of extracts (or extractants) used to treat l00 g of the same waste.
- these numbers are to be compared with the standards which appear in the three columns to the right of the median tables (and which correspond to the values indicated in the columns "French standards class Il ', French standards class IIIl of table 3 and "Standards : ~: Valuation in Public Works "from ~ ableau 2).
these same numbers are, in the sub-arrays lower, compared to the con ~ entrances of the elements "potentially solubilizable" correspondents, who are other than the values corresponding to the same :::
slag and grade taken from the table lo From the examination of Tables 4, 5 and 6, we therefore had make the following observations about the possible character ~ polluting slag examined at ti ~ re examples. ST l, SII and SV l samples lead to colorless and odorless leachate. The chemical oxygen demand (~ C0), pollution index mineral and organic, is 240 mg / kg for ST l, l ~ 00 mg / kg for IBS and 40 mg / kg for SV l.
with soluble fraction of ST l slag (Table 4) risk of inducing pollution constituted by copper (total quantity extracted in mg / kg higher than the standard class II and not in conformity with a recovery in : ~ ~

WO93 / 25716 2 1 ~ 413 l PCT / FR93 / 00543 .
13.
public works), zinc, nickel and chlorides (increasing solubilizations in successive eluates).
For the SII leachate leachate (Table 5), all the dose elements have solubilizations decreasing. But they have a higher elution threshold to European standards on non-hazardous waste for lead (8.72 mg / kg of dry waste), cadmium (1.11 mg / kg of dry waste), chromium (1.42 mg / kg of waste dry) and nickel (6.48 mg / kg of dry waste). By elsewhere, these leachates are not in accordance with the legislation which provides for the development of mints in public works (lead, cadmium, chromium and chlorides have too high threshold concentrations).
The llxiviats nevertheless comply with standards French Class II Ps.
The leachates obtained from the dried SV 1 slag are conform to the above standards (table 5).
It therefore follows from the above that some of these slag would be treated decontamination before any storage, burial or valuation ~ It should also be the same for SV 1 slag, even if it does already to the tolerated standards to date, but ~ ui could no longer be so in the future.
The object of the invention is precisely to develop of a process allowing the preservation of the environment while limiting the expensive storage of slag, especially in a Class I landfill. Eile has more particularly for object a stabilization process combustion residues, whatever their origin, by extraction of the soluble metallic fraction.
The inventio ~ more particularly aims, in reference to french and european standards in W093 / 2S716. PCT / ~ 93/005 ~ 3 ~ 3 1 14 force, to obtain in a particularly simple way the detoxicatibn or "inertization" of slag to the point that they can then be stored in es Class II landfills for non-hazardous waste or even recycled.
According to a first essential provision of the invention, it consists in first making one or several slag leaches, if necessary previously ground to a sufficiently large particle size low, especially at values below 50 mm, to allow sufficient contact between the residues of combustion and an aqueous solution or liquor of leaching, having a sufficient concentration of cations (K +, Na +, Ca2 +) or protons exchangeable under form of chlorides with heavy metal cations present in these residues. This leaching must be sufficient to transform at least one part of the determined metals, in particular heavy metals contained in this slag, in soluble chlorides ext ~ ractlbles with this leachate liquor, and their effective extraction in sufficient proportions so that :
on the one hand, a standardized elution test u ~ ltérieurement applied to the slag thus treated attest to the decreasing quantities successively solubilized: of each of these metals determined during repeated extraction tests carried out with a standard solution for leaching or conforming elution : ~:
::: to this test and, on the other hand, the sum of the solubilized quantities in the eluates resulting from the extractions with the above normalized solution, has values corresponding at concentrations below the threshold concentrations :::
: ~
. . .. ,, .... .. ........ ~ .. ,,. ,, .. ... ~

WO93 / 25716 211 41 ~ ~ PCT / FR93 / 00543 also predetermined by the above standardized test for each of these metals.
For clarity of language, it was done in what precPde Pt will also be done in the following, a distinction between:
- "leach solutions", that is to say, extraction solutions containing the above-mentioned cations or exchangeable protons and - the corresponding "standard elution solutions"
to the solutions implemented in the above tests normalized.
The number of successive elution tests and the concentration thresholds (at least for those of metals already subject to special standards) are determined by existing standardized protocols or fukurs. The standardized study protocol used in the present study corresponds to standard AF ~ O ~ (X31210, 1988) whose detailed implementation has been recalled below above.
n the occurrence of repeated elution tests with the .
normalized solution are then 3 and the solution no ~ malised is itself constituted by a water demineralized saturated with air and CO2 at pH 4.5 and resistivity between 0.2 and 0.4 Mn.cm.
Elution tests with the standardized solution are then made by mixing the treated slag ~ for example used at a rate of 100 g) for 16 hours and with stirring.
Exchangeable cations or protons ~ in the form of chlorides in the liquor used for leaching initial slag can be brought under any form to achieve the goal to be accomplished. The leach solution may consist of acid WO93 / 257l6. PCT / FR93 / 00 ~ 43 2il 4137 16 dilute hydrochloric, more particularly for treatment of basic slag, for example slag which, when suspended in the water for a sufficient time J have the effect of bring the pH to values of the order of 9 to 10.
For neutral slag in the same conditions, it is preferable to have recourse to solutions of metal chlorides ~ alkaline or alkaline-earthy, rather than hydrochloric acid. The experience indeed shows that hydrochloric acid, even in the state diluted, sometimes tends to attack, more than it should be, the matrix or gangue of slag of a neutral character.
It will immediately be apparent to those skilled in the art that let's concentrate solutions in exchangeable cations under chloride form ~, or even the nature of the cation used, ~. :
(preferably potassium, calcium or other alkali metal or alkaline earth) will most often be adjusted according to the treated slag and nature heavy metals that can be mobilized.
Generally the acid concentrations hydrochloric acid solutions applicable to treatment according to the invention, will have c ~ oncentra ~ molar lons most often included in intervals of 0.01 M to 1 M, while the alkali or alkali metal chloride concentrations errant corresponding leach solutions will most often be in the interval O, O1 M, ~ especially 0.05 M, at 5 M.
As observed in the case of experiments performed on various types of slag, a solution 0.1 N hydrochloric acid is a reagent particularly suitable for slag treatment basic, while a solution of potassium chloride W093 / 2 ~ 716 ~ 1 i 4 ~ 3 ~ PCT / FR93foo ~ 43 1 M or calcium chloride O, Ol a 2 M, in particular O, 09 M and O, 15 M, will allow the extraction of metals available in the slag presenting a low acidity. This static or dynamic leaching (slag / extractant ratio l, l) will be followed by drainage leachate to a storage tank. They could also be treated themselves as discussed ~ below.
Example: Slag from the incineration center in Strasbourg (ST l) were crushed, crushed and divided for the reconstitution of an average sample homogeneous with particle size O to 2 mm. The slag of Saint ; Vulbas (SV l), were previously dried before being gathered in average sample. Salaise slag (SII) were ~ treated as is. The samples of Strasbourg (ST l), Salaise II (SII) and Saint-Vulbas : ~ ~
(S ~ l) respectively have a pH of 10, O, 7.6 and 8.2.
Experimental setup: _ metal extraction exchangeable:
The extraction tests are carried out by tests ; leaching in a clogged column or in leaching dynamic (with stirring ~ on 100 g of slag.
reagents used ~ 100 ml for 100 g of slag) are hydrochloric acid O, l N, potassium chloride l M
or 0.09 M and 0.15 M calcium chloride. They are left in contact for 2 to 24 hours with the slag and can undergo 2 recycling ~ or at least 3 times 24 slag / extraction liquid contact hours). PH, conductivity and chemical composition are determined on the leachate obtained. The sample of , ::
slag is then rinsed with at most 2 times 100 ml distilled water then the standard leaching test is applied.

211 ~ 13 ~ 18 Results:
Extractants used in mobility tests form chlorine slag with the elements metallic solubl ~ s whose formation speed is depending on their solubility constant.
As examples, 1M potassium chloride results in significant solubilization of calcium and copper in ST l slag. Potassium (reactive in excess ~ and sodium, not doses in these tests, reveal, during dosages, to be matrix elements having a negative impact on analyzes ~ emission yellow in plasma). The elements very solubilized are shown in Table 7. In SII slag, the most mobile elements are manganese and ::
magnesium for the major elements, the elements traces being dissolved in varying proportions (table 7). The analytical disturbance, due to a massive solubilization of alkaline earth elements is also noted in these solutions from SII slag.
Hydrochloric acid more efficiently mobilizes metals, in particular, copper in ST l slag.
Dissolution of alkaline earths by this reagent disrupts the dosage of calcium, while the plasma emission is synonymous with a strong presence of sodium (Table 7).

~, ~:

WO93 / 25716 ~ 3 ~ P ~ / ~ g3 ~ 00 ~ 43 . ~.

!

Table 7; Determination of the mobility of 9 major elements and 7 trace metals during lixiYiation in a column engorged with 100 g of slag per lO
ml of extractant (3 successive passes). Analyzes of the lixiYiates obtained by dosa ~ e ~ metallic lémeslts soltltion spectrophotometer plasma emission. Results expressed in terms of weight content initials.
__ _ _ Elements extracted ~ in%) by Elements extracted ~ in% ~ by potassium chloride 1M hydrochloric acid 0 ~ 1 N
~ ~. . _ : ~ Elemenls re ~ herchés Scories ST 1 ScoIies S II Scories ST 1 Scories S II
:: ~
___. _. . _.
Aluminum 0 00 O 00 0 33 0 01 . ,. _. _.
Calcium O 0 ~ O 00 non-dosable non-dosable .. __ .....
Man ~ anesis 0.00 0.14 0.41 0.60 ~ ~ ~ __. ~ ... .. _ .. ...
Ma ~ néiuTn O 01 1 05 0.64 S, 45 _. . _ ~ ~
Iron 0.00: 0.00 01 7 0.00 ~ Silicon ~ 0 ~ 00 0.00 ~, 19 0.01 ___ ...... ~ _ ~
Non-dosable potassium non-dosable ¦ not dosed not dosed :: ~ odium not dosed not dosed not dosed not dosed - ~ ~ ~ ~ ~
: ~ __ not dosed not dosed L ~ nondose Co ~ alt 0.00 0 19 1 ~ - 0 ~ 59 ~ Chr rne 0, (~ 0 0.03 0.00 0.04 . - ~.; . ,, _ ~ ~ ~ _ . ~, :: C ~ uivle 0.02 0.00 10 10 _ ~ .00 iNi ~ kel :: 0 ~ 00: 0.04 0, û8 Q, 32 ~ ~. - ~ ~ - ~
Zinc ~ Q.00 0 01 0.13 0.04 ~ ~ _ ~ ~ ~ ~
Cadrrium 0.00 Q 00: L ~ 0.00 ~ PIomb _ _ ~ 0.0 ~ 0.18 ~ ~ 0.23 , , ~: ~. .

:

WO 93/25716. 'PCI` / FR93 / 00543 r) 20

3 ~

Tableau 8: Oétermination de la mobilité de 9 éléments majeurs e~ de 7 n~étaux traces au cours du rinçage (2 ~ois lO0 ml d'eau distillée) des coloD~es engorgées de 100g de scories après traitement par 100 ml d'extractant. Analyses des eaux obtenues par dosage des élémeDts métalliques en SolutioD au spectrophotomètre d'~mission plasma. R~sllltats e~primés en pourcentage pondéral des teneurs initiales.
~ r : Elé m ents extraits (en % ~ par ¦ Elém ents extraits (en % 3 par le chlorure de potassiu m l M I l'acide chlorhvdrique 0~1 N
_ I - , I
Elemen~s reche~hes Scones ST 1 Scones S II ¦ Scone3 ST 1 Scones S
. ~ ~ ~ ,,,_,, Aluminium O 00 0,00 1 0,01 O.0Q
~: ~ . ~, _ _ ~ C ~cium 0 00 0.00 1 0.01 non dosable __ .. ~ . . . . . , . I ~ ~ .
~n~ e : 0.00 ~02 ¦ 0,01 0,23 _~:~Aa~nésium O 00 O 0~ 1 0,~4 0,51~ ~ _ ~ , . I ,_ . ~ ...
~:er~ 0 00 0 00 1: O.QO 0 00 _ __ ~ - ~ . . ~ I_ ~ :Sili~ium : 0.00 0.01 : 1 0,01 0,01 : ~ , . _ I~_ . . . .. ...
~ ~IPot~ssium~ non dosable non dosable l non dosé non dosé
~ ~ . ~ ~ ~
S~odium ~ ~ non dosé ~non dosé~ nondose non dosé
~Phos~hore non dosé non dosé :non dosé non dosé
, -~
C :non dosé non dosé non:dosé non dosé
- - non dosé: non dosé non dosé non dosé
~:Cu~ ~ ~:0,~0 ~: O.QO : 0,59 :0,00 , _ . .. . ... ~ ... ~ ~
~Nickel~ ~ 00 0.01~\ :: ~ 0,01 0,11 : ~; ~ - ._ ~ ~ ~
~ ~2~n~ : ~ 0,00 ~ 0~01 : 1 0.~7 1 0.02 ~ . ....... I ........... ~
~ Cadrnium~ 0.00 : 0.00 0,00 0.00 , _ ~ . .... _ ~
~ : ~lom b i~ : 0 04 0 14 0,07 0,19 ~: ,_ _ ~

:,; ~ ::
.

.. .. . ... .. = . , ... .. ~ .. = .. ... . . ~, . . . ~ .;

WO93/25716 21 1 ~ l 3 7 PcTtFR93/0o543 Les eaux de rinçage ont pour but d'eliminer les exces de reactif avant la mise en oeuvre du test normalise de lixiviation. Au cours de cette operation, une faible mubilite des ~léments est à noter quelque soient l'extractant et l~s scories consideres ~tableau 8).
Le pourcentage de metaux mobilisables des scories n'a pu être apprécie precisement mais les analyses partielles effectuées lors des passages successifs des réactifs ont laissé entrevoir que seul un contact de 2 à
24 heures scories/extractant et un rinçage unique seraient nécessaires pour obtenir une sta~ilisation efficace de ces dechets. Cette simplification par limitation du nombre d'opérations initialement prevues demontre l'interêt d'une seule lixiviation et constitue une optimisation de ce procéde.
est_normalise de lixivia~ion Compte tenu des objectifs fixes dans le cadre de ces exemples, les tests de lixiviation d~ivent obeir aux normes françalses de classe II et aux normes européennes sur les déchets non-dangereux ou aux normes de ~ .
Yalorisation des machefers en ~ravaux publics.
A l ' issue des deux traitements applis~ués sur les scories de Strasbourg (ST 1) et de Salaise II (SII), les tests normalisés de lixiviatlon conduisent à la for~nation : de }ixiviats ayant une résisti~ite plus élevee comparee aux témoins, donc a des effluents moins :chargés en ~, éléments mineraux (figures l et 2).
L'abattement de la demande chimique en oxygene (DCO) est de 23 % après le traitement au chlorure de pot~ssium : ~ sur les scories de Salaise II (SII), il est de 100 %
pour tous les autras traitemants e~ quelque soient les ~: scories considerées ( f igure 3 ) .
:: :

;::

WO93/25716 . PCT/FR93/0~3 1 3 ~ 22 Il est remarque que dans les figures 1 et 2 relatives au test normalisé de lixiviation sur les scories respectivement de Strasbourg ~ST 1) et de Salaise II ~SII), on a illustré la variation de la résistivite des lixiviats avant et apres traitement avec la liqueur de lixiviation, en faisant apparaître ce qu'etaient les résistiYites exprimées en ohm/cm sur les axes des ordonnees apr`s application du test normalisé (norme AFNOR X31210, l9B8), - directement sur les scories en cause (TN), - sur les scories pre-traitées avec une solution de chlorure de potassium (KCl), et sur les scories traitees au prealable avec la solution~d'acide chlorhydrique (HCl).
Dans la figure 3~ sont également illustres les abattements en DCO (DCO % sur l'axe des ordonnees) consecutifs au traitement appliqué aux scories de Strasbourg ~ST 1) et de Salaise II (SII).
Pour les eléments métalliques polluants, les chlorures et les cyanures, les normes exiyent leur olubilisation décroissante et/ou un seuil d'élution. La ~ ~ , , . :
determination de ces parametres pour les scories ortement basiques de Strasbourg tST 1) montre les resultats suivants :~ ~
le traitement par la solution de chlorure de potassium se manifeste par de fortes extraction de métaux :polluants ; mais l'on observe que plusieurs metaux (plomb, cuivre et chrome) ainsi que les chlor~res donnent lieu a des solubilisations croissantes ~tableau 9), en revanch~, le traitement à l'acide chlorhydrique (tableau 10) accentue la solubilite des élements polluants, mais le seuil d'elution imposé avec une solubilisa~ion decroissante reste conforme aux normes W093/25716 211~ ~ 3 7 P~T/FR93/00543 . .

françaises et aux normes européennes sur les déchets non-dangereux. La production corre~pondante de machefers serait également valorisable en travaux publics.

Les tableaux 11 et 12 illustrent les resultats obtenus dans des conditions semblables, dans des tests de lixiviation normalises aprbs traitement des scories, SII
après traitement avec le chlorure de potassium (tableau 11) et 1'acide chlorhydrique ~tableau 12).

:~ ~

. ' .
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~ ~ :

::
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. . , WO 93~25716 PCI`/FR93/00543 1 ~1 3 r~ -. _. . . . . .. ~ _ ~ ~ . . _ ... . .
TA~LEAU 9: TEST DE LIXIVIATION NORMALISE APRES TRAITEMEIYT AU KCL
.. ~
Scories de Strasbourg lST I) Sl~iVi analyti~u~ des e~racions . , , . _ Quanti~é Normes Noq~nes Paramètre lère 2e 3e totale extraite Classe I (1) valo~isation en controléExtraction Ex~caon Ex~ac~on dud~chet Classe II (2) Travaux Pub._ . . . . _ brut (mJkE) (mR/X~) (mg~kg M.S.) Odeur Inodore Inodorelnoda~
. . . . . ~ . . .
Cou leur Incolore . Incolore lncolore ~ . , . . .
P~ 7,0 6,46,0 Résistivité (Ohm.cm) ~ 45000 . ~ .
D.C.O. m~ O2/ 1 . O . <5000 (1) ;:: N C.O.T. m~/l _ E E . C400 (2) __ ~, ~ . ~ . . . ~ . _ .
Concenua~ion Concenuauon Concen~a~ion Q. tot. e~tr. Norrnes Nqrmes Norrnes EIéments du premier du deuxième du troisi~ne du~ch~ Classe I Cla~se II* T.P(MS) ~ ex~ mg,~) extlait (mgll) ex~ (mg~ brut (mglkg) ~mg/Kg) (mg~Kg) ~mglkg) Plomb 0.0~4 0~001 0.014 0,59 <100<30 ~dmium~ r ND ,,,,,ND ,, 'tSO
Zitlc _ 0,282 ~,2g3_ 0,278 8 53 cS0Q _ -Cuivre 0,676 _ 0,1 500.239 10,~5 c20 <2~
Nickel ~ 0,052; 0,031 0,031 ~,~4 <100 _ . .
C:i~t~me 0.050 0 000 0,000 0.60 ~100-- c 1 Mercure <o 003 <0,003<0 003 ~0,03 s10<0,2 <0.2 ~;i;~ ._ ~ .. . _, ~ ._ . ~10 . . _ Arseric o 0009 <0 0008 ~0 0~08 0,009 c10 <2 <2 ~ __ . ~ . .. . . ...... . . _ .
ChlOrUreS 0 8 2 33: 0 62 37 5 C10000 c2800 .. - . . ~ . . .. . . . . . ......... ~
::Sulfates~: : 14 : : 2,2 cl,0 36,0 <4000 ~ . . . .. _ __ .......... ..
rel~uves:aux:cendres volanles provenant de l'inciné~auon de residus urbains.
ND: non dosable, MS: mauères s~ches Compor~ement à la sol~bilisa~ion _ ~ ~ _ : Comportem~nt Quantltés solublllsablesen - : : ~ m~ par K de déchet brut ~ ~ ~ : ~ . _ . .................. _ , ~
::: Elts Dissolu- ~: Solubili- Solubili- Solubili- Dans les: Potcntiellement tiontotale sation sation sanon condi~onssolubilisables : décroissante sta~nante . croissante duteslt I (conc.déchet~
j1 , I : _ . . _ _ _ _ Plomb _ x o,sg 186 zinc: ~ X 8,53 CulYre _ ~ ~ x 10,65 ~800 :: :, ~ . _ . , _ _ _ ___ _ _ ~
Nlckel x 0,312 s800 : ~;~-- . ~ -- 0.60 20800 ::: Arse~ic _ x . __ 0.009 6.2 : Chlorures . _ ~ 37,5 3990 . . .. . . . ~ .. . . . _.
:: Sulfa~es x 36 0 300 " _ ~ . _ . ~ _ .
::
~:

WO 93/25716 PCI`/FR93f00543 ¦ TABI,EAIJ 10: TEST DE LIXIYIATION NORMALISE APRES TRAITEMENT AU HCL ¦
Scories de Strasbour~ (ST I) Suivi analy~ique des exlracnons . ___ . . , . _ . . . . .__ Quanu~ Normes Normes Paramètre 1ère 2e 3e~tale ex~aite Classe 1(1~ valorisalion en con trole Ex~ac~on Ex~cuon Ex~c~on du d~chet Classe II (2) Travaux Pub.
brut (mg~kg) (mv/KQ) (mgfkg M.S.) . _ _ _ . _ . ., ~., Odeur Ir~dore Inodore Inodo~e . , .. . . -,. . ~
: Couleur lncolore lncolore Incolore pH 7,0 6.4 6,0 .
RésistiYilé ~Ohm.crn) 70000 80000 90000 _ -1~ Il~e O~/ 0 -- 0 0 <5000 (1) C O ~ . . ~ . r, E _E ~j~ C1OOO
Concenu~uon Concenuaion Concentrauon Q. o~ e~r. Norn~es Normes Normes Eléments du p~emier du deuxième du ~roisième dud~het Classe I Cl~se II~ T.P(MS) ~: ~ ex~ (m~ exuail (m~/l) ex~ait (m~? bru~ (mg~ g) ~mglKg) (rngl}Cg) (mg kg) PIOmb 0.075 0,029 0~015 1.19 ~100 <30 <4 adm;Um -= ND = ~50 <5 C
ZinC~ 0,132 ~ 0.070 0,048 2,50 <500 ~0.723 _ --0,295 0.j97 12,15 = <20 ~--C20 N;Ckel 0.064 ~0.015 0,041 1,50 ~100 _ -ChrOrl1e~ 0.040 0.000 0.000 Q 04 C100 <I
Me~UrO <0,003 <0,003 <0,003 C0 03 C10 ` <0~2 C0.2 : ~VanUreS~: ND ND ND . ~10 , ~ ~ , __ __ ~ _ _~ ~
ArSeniC: 0 0071 0.0025 C0.0008 0,096 <10 <2 <2 ._ . . . . _ _. .
~h1OnlréS 5 92 1 05 1.Q0 79,? <10000 ~2800 , ~ ~ . , _ . . .. . _ __ _ ~: : ~ SU1faleS : 24 : 2 4 12 276 ~4000 ~ ~ . . . . . .. . . .. ....... . . .
telaLives a~ cendres volantes:provenam de l'incineralJon de sesidus ils~ains.
ND: non ~dosable. MS: ma~ieres seches Compor~ement à la soluJil~sation : m~ ~ar K de deChet brUt ~ ~ ~ _ ~ . . _ ~ .. . .. , ~
:: E ltS: DiSSO1U SOIUbili SO1Ubi1i SOIUbih Dar.S leS POtentie11ement : : : ~On tOtaleSatiOn Sa;On Sa~On COndinOnS SO1UbihSab1eS
deCrOiSSanle Sta~nante crOissante dU tCSt ~COnC.déChet) _. .. . , ........ - .... ~ ~ , ...
PlOm b X 1,19 186 _ , . . . ~
::; : ~nC X 2,50 ~900 : CU;VT~ X ~ ~ ~ l2 l5-- 48()0_ ~;Ckel ~; 1.50 5800 ChrOrne -- X . -- 0.04 20800 . . . _ . .. . ~
~ ~ ~rSeniC X 0,096 6.2 . ... _ . . _ ~ _~_ Ch1OrUreS X 79,7 3990 _ . __ ~ . ...... _ S~lfateS X 276 300 _ __ . ~

,~ .

WO 93/25716 PCr/FR93/00543 .
13~ 2 6 TAI~LEAU 11: TEST DE LIXIVIATION NORMALISE APRES TRAITEMENT AU KCL
. - .~
Scories d~ Salaise (S II) Suivi analy~ique des e~ra~ons _ , . . . ~ .. ~ ; ... ..
Quan~ité No~nes Nonnes P~ramètre lère 2e 3e ~tale e~ e Clas~e I (l) valorisation en cont rolé Extrac~ion Ex~ac~on Ex~ac~on du d~:het Classe Il (2) Travaux Pub.
. brut (mg/~g~ (m~/Kei (mg/kg M.S.) _ _ _ _ _ _ . _ ., Odeur Inodore _ Inodore lnod~e Couleur _ lncolore Tncolore Incolore . _ .
~ 71 7,i 7,2 .
Résistivité (Ohn~.cm) 800 2600 .. . . .. _ D C.O. m~ O211 20 . . 280 (1) ~ . - _ __ ~
: ~ C.O T. m~ll ~ E . ~ _ ~ _<400 (') <1000 .
_ _ Concentrauon Concentsauon Concemration~ ~. ~ot. ex~. NonTles Norrnes Normes Eléments du p}~mier du de~ ième du troisième dudéchet Classe I Classe Il~ T.P(MS) extr~ut ~mg/l) exuail (mgll) ex~ait (mg/l) brut (mg/lcg~ (mg/Kg) (mgtKg) (mglkg)~ ~ ~ ~ . . _ _ Plbmb 0,181 0,06 0.024 2,65 _ clO0c30 <4 ~;~ 0.023 -0.008 0,004 0,35 : ~50 ~5 <I
~inc ~ ~ 0.037 0.017 ~ 0.011 0.65 ~500 _ _ ~;i~ ~:0.045 0.036 0,014 0.95 <20 <20 Nickel 0.139 ~0,053 0,023 2,20 <100 _ ~ ~ 0,0~0 ODOO 0.000 0.60 clOû <I
Mer~ cO.003 <0,003 cO.003 <0,03 < 10<0~2 <0,2 ~Cvanures~ .~ _ _ ~ c lO. _ _ ~0~0008 ~0~0008 <O.OOOg ~0,008 ~10~<2 <2 (::hlorures127.0 17~0 3,2 1472 clOOOO <2800Sulfates ~: ~: __ . _ - ~ <4000 ~ relauves aux endres vslantes proYenant de I incineiration de residus urbains.
ND: non:dosable, MS: matieres seches Comporiemenr à la sDIubilisadon Quanhtés solubilisablesen ~ ~ :: : mg par Kg de d~chet bmt Elts Dissolu-~ Solubili-Solubili- Solubili- Dtu~sles I Potentiellement tionlot~lesation sation sanon condi~onssolubilisables _ ~ décroissante s~nante oissan~ du ~est ; (conc.déchet?
Plomb X 2,65 343 CaZium _ 0,3s 3,4 . _ _ , ~
~: Zinc X 0,65 948 . . _ . ... . . . ...
(_ulvre X o 9s 1450 ... _ . . . . _ _ .
Iiiickel X 2,20 15~3 Chrome _ . . . . 0,60 1092 ~:; Chlorures X ~ ~ 1472 20500 _~

WO 93/25716 21~ 413 7 PCI/FR93/00543 TABLEAU 12: TEST DE LIXIVlATION NORMALISE APRES TRAITEMENT AU HCL
. ~
Scories de Salaise (S II) Suivi analyliquc des ~tra~fions . _ .... ~ .... . - ~ ~.
Quanti~ Normes Nom~es P~ramètre lère 2e 3e totale extraite Classe I (1) valorisauon en controléExtracion Ex~rac~on Extracnon du d~chet Cl~sse Il (2) Tra~rallx Pub.
~ . brut (mglkg) (me/K~) (mglkg M.S.) Odeur Inodore Inodore~odore ~ ~ .__ . . __ , ~
COU1eUr Incolore Incolore Incolore ~ . _ . ~ .
PH _ 6~8 6 6 7 Resistivité (Ohm.cm~1000 3000 6000 D.C.O. m~ O2~ __ 0 . <5000 ~) C.O~= E E E E <400 (~ <1000 ::
_ Conccnua~ion Con~en;sauon Concentra~ion Q. tOt. extr. Nonnes Normes Normes Eléments du premier du dellxième du troisième du d~he~ Classe I Classe Il* T.P~MS) extrai~ (mg/l) extrai~ (mg~) extrait (mg/l,~ bn~t (mg/kg) (mg/Kg) (mglKg) (mg~cg) ~ __ ~ . ._ . ~ ,, . . . .
PIOm b 0 421 0 l 56 0.058 6,35 <100 ~30 <4 ~ ~ . . . . . _ _ Cadm;Um 0 056 0 020 0,007 0,83 <50 <S <I
~,~, . _ . . . . ... .. . ,__ zinc O 1 1 8 ~ 0 044 0 0382,00 <500 ~: __ . ~ . _ _ . .
: ~ Cuivr~0 071 0 0~8 0 023 1,42 <20 <20 ~ . -., . __ _ ~ ~ _ Nickei 0.913 O259_ 0.122 12,94 clGO . ~~ .
Chrome 0 020 O 010 O 000 0.30 <~00 ~1 - :: Merc~ re <O 003 co 003 <0.003 c0,03 ~10 cQ,2 <o,:l : ~ ~ . . ~ . . 7' - _ : . . _ _ Cvanures ND~ ND ND <10 ,, _ ~ ._ . ~ _ ~ _ . n: ~ - Arsenic ~0 0008 cO 0008 <0,0û08<0.008 <10 <2 <2 . _ = . . ~ . . ~ ~
(~:hlorures 33.3 17 2 7,8 583 clO(~O c2800 _ _, . . . . - _ , . . , . .
Salfales :_ - _ _ - - <4000 : ~ rela~ives aux endres Yolan~e pr~venant de l inciJlélation de residus urba~ns.
ND: non dosable. MS: matières s~ches Compor~emen~ à ~a solubilisahon _ ~
~ Comportement Quantltés solubilisables en m~ par K~ de d~chet brut Elts l~)issolu- golubili- Sol~bili- Solubili- Dans les Potentiellement tion totale: sa~ion sationsation condi~onssolubilisables decroissante staanante croissante du test (conc.déchet) ~i;;~ X 6.35 343 ~ Cadrnium = -- 0,83 3~4 -zinc X 2 00 "~8 . . . _ . , . . _ (_uivre X 1,42 1450 Nickel ~ _ ~ ____ _ 0.30 1523 Chrorne . X : _ 0,60 1092 Chlorures ~ X _ _ 583 20500 WO93/25716 PCT/FR93~00~3 21~ 413r7 CONCL~SIONS:
En fonction des tests de lixivîation effectués sur les scories et sur leur stockage prévisi~l~ en classe II
ou leur recyclage, les conclusions suivantes ~tableau 13) peuvent être degagées des expériences précedentes, apres application aux scories traitées ou "inertisees", du protocole d'etude selon ~a susdite norme AFNOR :
- les scories de Strasbourg (ST I) sans traitement préalable génèrent des éluats dont les seuils de toxicité
sont supérieurs aux normes françaises de classe II, de surcroît aux normes européennes. Ces éluats sont, par ailleurs, non conformes a la législation qui pr~voit une valorisatlon d~s scories en travaux publics. Apres traitement préalable des scories a 1'acide chlorhydrique, les éluats produits sont conformes aux normes françaises de classe II, aux normes européennes sur les déchets non dangereux, les scories traitées pourront egalement être recyclées en travaux publics.
les soories de Salaise II (S II) sans traitement préalable génerent des éluats dont les seuils de toxicite sont inférieurs aux normes françaises de classe II mais superieurs aux normes européennes pour les dechets non angereux et aux normes de valorisation en travaux publics.: Apres traitement au chlorure de potassium, les :eluats produits sont conformes:aux normes europée~nes et aux normes de recyclage des machefers.

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WO g3/25716 PCI'/FR93/00543 21 l 4l37 e-- _ .,, ~ ~ E ,~, x ~ ~V n ~ ~C O ~ O O ~--~r O ~q o-- O
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WO93/25716 - PCT/FR93/00~43 Les lixiviats resultant de l'application du procéde de lixiviation contiennent des sels de chlorures métalliques ainsi qu'un excès d'extractant~ La composition moyenne des lixiviats et des eaux de rinçage, tous traitements confondus, obtenue lors de nos expérimentations sur 100 g de scories, est donnée dans le tableau 14.
Table~u 14: Analyse chimi~ue des lixiYiats et des eaux de rinçage.
Composition mo~enne obtenue à partir des dif~éren~
traitements opérés sur les scories de Strasbourg (ST 1) et de Salais~ S n).

LIXIVIATS ¦ EAUX DE RINÇAGE
. _ _ _ ~ _ ~ H _ _ _1,86 à 9 3? ¦ 4.30 à8,9~ `

______~_____~___ Concen~ationenm~ ¦ Conmm cnm~5 Al lum _ _ 0.4 ~ 170_ _ 0,05 ~ 3,0S
~: ~ 0.5 à415 _ û,06 à 10,78_ 285 _ O 12 i 21,76 :!~5~ 0.02 à 60 0113 i 2U~;2 S~i~ium 1 2.6 ~ 256 _ 1 _ cmm _ ? _ ~ _ ___ 5nd~ ? 7 C~m _ _ _ 0,1_à 484 Zirlc _ _ 0,04 à 2~4 Plomb ~ 0,6 à 0,9 _~
Nickel _ _ 0 6 à 4.7 ~
Chrome _ _ 0.3 à O.S _ _ 0.18 à 1.2]
~D~ O _ ~ a lixiviation a éte étendue à d'autres reactifs -:~ dans des conditions différentes.
~: ~

WO93J~S716 211413 ~ PCT/FR93/00~3 .~

La transformation des scories en gravats inertes s'operant sous l'influence de cations ou protons échangeables, les investigations ont porte sur l'utilisation à des fins reactionnelles des rejets salins et acides des centres d'incineration.
Dispositif expérimental d'extraction La lixiviation a ete realisee sous agitation (lixiviation dynamique) dans des flacons de 2 litres avec au plus 1 litre d'extractant en présence de lOOg de scories. Compte-tenu des expériences preliminaires, l'incubation a ete maintenue pendant 2 heures à
température ambiante. Un seul rinçage avec au plus un litre d'eau distillee est effectué à l'issue du traitement. La separation solidejliquide s'effPctue par : centrifugation a 2000g. Pour les besoins analytiques, une filtration est réalisee sur des membranes Millipore de diametre 0,45 m.
Traitement ~ar les reie~s salins des scories issues de l'incineration de déchets chlorés .
Lixiviation dynamique des scories SII ; lixiviats et eaux : La lixiviation a eté réalisee sur les scories SII
par des effluents-rejets Rhône en pro~enance du centre de REDI Saint-Vulbas (Ain), ce réactif d'extraction correspond à un prélevement instantané effectue en janvier 1992 à la sortie du clarificateur (tableau 15).
Les:scories SII ont aussi su~i une extraction par un effluent calcique reconstitué (~hlorure del calcium à
lOg/l, ce qui correspond à une concentration molaire de 0,O9M). Elles ont eté lixiviees par ailleurs avec du chlorure de potassium lM.
Resultats WO93/2571~ PCT~FR93/00543 f .~.~
211~l37 32 L'emploi de rejets salins conformes a la réglementation comme reactif d'extraction conduit à
diminuPr considerablement les seuils d'elution comparativement au test temoin (tabl~au 16). Cette lixiviation dynamique mobilise notablement 1~ nickel. Le chrome, malgre son abondance dans le dechet, reste insolubilisable. La DCO reste inchangee alors que le COT
diminue de 50 %, ceci ayant pour origine une adsorption de matières organiques sur les scories (tableau 17).
L'utilisation d'un effluent calcique reconstitué
aboutit dans des conditions identiques à des résultats : : similaires (tableau 18).
:~: Le traitement par le chlorure de potassium conduit à
une extraction moindre de nickel mais à une mobilisation : plus efficace du cuivre (tableau 19~.
::: Les eaux de rinçage conduisent dans tous les traitements à éliminer les élements solubilises residuels : et a ôter l'exces de reactif (tableaux 17 à 19).
:: Mise en evidence de la stabilite des scories Les scories de Salaise II par les rejets salins ou : reconstitues voient leur fraction soluble diminuer pour : devenir conforme a une valorisation en travaux publics.
La DCO des lixiviats est: abaissee, de même que la solubilisation des chlorures, alors que la teneur en sulfates atteint une concentration inférieure aux valeurs-seui:ls de la norme des travaux publics (telle que modifiee en 1992). La solubilisation décroissante du , nickel est par ailleurs etablie (tableaux 20 et 21).
Les scories de Salaise II lixiviées par KCl lM
~ présentent, comme precédemment, des valeurs pour les - ~ ~ sulfates conformes à une valorisation en travaux publics ~ ableau 22).

:

WO~3/25716 2 ~14~ 3 I PCT/FR93/00543 ,-- ~

Dans tous les cas, le traitement des scories par ~ixiviation, grâce à une extraction de la fraction polluante, entraîne une augmentation notable de la résistivité des lixiviats du test normalisé.
Il resulte des essais qui precedent que tant le chlorure de potassium, que la chlorure de calcium, permettent des deplacements significatifs de métaux lourds hors des scories, quand bien même les taux observes seraient differents. Il appartiendra dans tous les cas au spécialiste de determiner 1~ sel de choix pour opérer les lixiviations successives selon les teneurs et extractibilités de chaque type de scories ~n les divers cations lourds vis-à-vis desquels une "inertisation" est recherchée. Il est remarguable que les chlorures de hlcium permettent en outre souvent une stabilisation des scories traitées~
I1 a en effet ete observé pour divers scories traitées, en particulier pour les scories SII, que la guantité de calcium échangee est superieure a la capacite d'échange cationique calculee experimentalement, de surcroît cette quantité depasse les teneurs -de métaux lourds extraits au cours des lixiviations successives.
En e~fet, les scories traitees, 18 mois apres leur prélevement (tableau 20), voient leur ~ualité
s'ameliorer au niveau de la fraction soluble, de la solubilisation du ni~kel, des chlorures et des sulfates.
Ce test refait 3 mois apres ce traitement sur ces scories~stockées a temperature ambian~e démontre que ces dernieres, sous l'effet du traitement avec la solution de chlorure de calcium, se sont stabilisées [diminution de la fraction soluble, et surtout, du seuil d'élution des chlorures et des sulfates (tableau 23)].

:~

W093J2~7t6 ` ; -- P~T/FR93/00543 21 1~137 Par ailleurs, aucune destabilisation de la matrice des scories n'est apparue. Ce phénomène de stabilité
pourrait etre expliqué comme suit.
L'analyse minér~le des scories SII effectuée dans les mêmes conditions sur le témoin et sur le résidu traite, 3 mois après l'opération de lixiviation, a montré
un enrichissement en carbonate des scories traitees par le calcium. Ainsi, les scories témoin contiennent 1,83 %
de carbone sous forme de car~onates alors que les scories traitées ont une concentration de 2,38 %, soit une augmentation de 30 % de la teneur en carbonates.
Le calcium echangé lors de la lixiviation avec des metaux ~lourds aurait donc permis d'accélérer la carbonatation naturelle des scories pour leur conférer une meilleure stabilité. Un tel resultat est d'un intérêt tout particulier, par exemple pour des mâchefers des usines d'incineration d'ordures ménagères lorsque ceux-ci presentent une fraction lixiviable interm~diaire, et lorsque ces:mâchefers font l'objet d'un stockage prolonge à l'air libre:.

~ ! :

'~ :

WO 93/2~;716 ;~ L 3 ~7 pCI/FR93/00~;43 TABLEAu 1 ): Etude de la composition de l'effluerlt-reje~ Rhône du centre de TREDI S~ir~l-Vulbas. Analyse effec~uée le 13/01192 par spectrophométrie d'émission à
plasma eUou d'absorption at~mique.

ParamelresEffluent-rejet rhône p;~ 7,6 Rcsislivi~c (Qhm.cm) D.C.O m~ 07/l 750 C.O.T m~ll 13__ F,l~mentsConccnlra-ion mg/l' ? ~
Plomb <0,010 ~0.000~
Cadmium: ~0~010 ~0,000) Zilic 0.120 Cui~rc 0 180 :: Nicl;cl 0,120 : Chromc <0,010 (0,003) C;llcium 2030 : Chlorurcs : 3540 '~ mitcs dc dct~ction ct (valcurs brutcs), , ~ .

::

WO 93/2~716 PCI`/FR93/00543 2 1 ~ ~ 1 3 7 Scories de SALAISE ~SII) Caraeteristiques Résulta~s Norrnes Normes Normes valorjsauon phvsiques du déchet Classe I ~ Classe n ~Travaux Publie(TP) Fraetionsoluble(surdéehe~s~cj 4.5% <loC`o <590 <3%PerLe au feu (a 550C sur see) - ~5% C5qO
C.O.T (sur.~c) pH 7,6 4~pH<13 - -Sieeité _ _ 73~6% ?35qo - _ _ relauves aux nonnes sur les seories avant stabilisalion ''~ relauves aux e~ndres volames provenant de l'ineineralion de résidus urbains S~ivi ar~aly~iquc des cx~r~lclions Quantité Norrnes Quanti~é hiorrnes Parametres ler 2ème 3ème totale extraiteClasse I (~)tolale extraite TP sur eontr61és sur Ex~rait Extrait Extrait dudéehet ClasseII(2) dudéehetsee déchelsee lixiviat brul (m~JkP ~ (m,ælk~) (m~Odeur inodore inodore inodore - - - -Couleur jatmatreineoloreineolore pH 6,8 7.1 7.6 Résislivité (Ohrn.em) U 900 3500 D.C.O. (m~ 02Jl) ~4 36 0 1200 <5000 ~1) 1630C.O.T. (m~/l) <I <I el dO <104 (1)/400 (2) <41 <1500 Volurne !1) 1-000 1`000 ~' - - ~
~` Conc. Conc. Conc. (;~Uan~ilé l~iormes Normes Quarltilé Normes ~: Elementsduler du2ème du3ème totaleextraite ClasselClassell totaleextraite TPsur exuait ~xtraiteXtraildudéehelbrul ~mg/kg) ~mgJkg)dudéehetsec dache~sec Im~(m~ (m~ mg/kP) (mQ/kP ) (m~
Plomb 0,443 0,116 0,052 6,11 <100 <30 8,30 <15 Cadmium0,058 0~015 <0.010 0.73 - 0.83 eS0 <5 0.99 - 1~13 ~I
Zinc 0~093 <0~050 <0~050 0~93 - 1,93 <500 - 1.26 - 2.62 Cuivre O.OX8 0~ <0~050 1~54 - 2~04 - <202~10 - 2~77 Nlcl;cl0~338 0.0~35 <0~050 4~23 - 4,73 <100 - 5~74 - 6.4, Chrome 0~100 <0~010 <O.OiO 1,00- 1.20 <100 - 1.36- 1.63 <1 Mereure<0,001 <OP01 <0,001 <0,03 <10 <0~2 <0~0~ <0~2 CvanuresNDQ ND 1~D - <10 : Arsenic<0,01()<0~010 <0~010 <0,30 <10 <2 <0,40 ~'' - Chlorures 338 86 9 4330 - <10000 5883 ND: non dosable mportemfnl a la solub;lisation Componemenl Quanlilés Quanti~és - , solubilisablespolen~iellement Elcment~ issolution Solubilisalion Solubilisation Solubilisa~iondudéche~bruldanc solubilisables lolaledecroissante sta~nanteeroissante les conditions~conc.lol.de~het sec) i ` du test (m~P) (m~ /kS~) .
Plomb - ~; - - 6,11 343 Cadmium ~ 0~73 - 0,83 3 Zinc ~ - 0,93- 1,93 948 Cui~rc - ~; - - 1.S4 - 2~04 14150 Nici;el - ~ 4.23 - 4~73 1523 Chrom. ~ 1.00- 1~20 . 1092 Chiorurcc ~ 4330 2050() SUlr;ll~c . ~ - - 19~i80 182()() WO 93/2~716 2 i 1413 7pc~/FR93/0os43 , .....

TABLEAU 1~: Suivi des lixivi~s et des eaux de rinsage au cours du t~aitemenl d~s scories dc S~laise II (SII) par l'effluent - rejet Rhône.
_ _ Paramètres Lixiviats Eaux de rinçage p~ 7,5 7, I
: Résislivi~c (Ohm.cm~94 925 D.C.O mg 2/1 414 C O.T m~/l 6 7 _ Eléments Conc~in~a~ion mg/l'' ConcentraLion mgll~

PJomb <0,010 (0,000) <0,010 (0,000) Cadmiurr 0.012 ~0,010 (0.000 Zinc 0.060 <0,050 ~-) Cuivre 0,200 ~0.050 (-) Nickel 0.850 0,120 romc <0.010 (0,000) <0,010 (0,000) Calcium 1930 150 Chlorure~ 3940 250 ~ ~ , limilcc dc detcction et (~al-~urs brutes).

~:: ::

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:~

WO 93/2~;716 PCI'/FR93/00543 21~137 3&

TA8LEAU 18: Suivi des lixiviats el des eaux de rinca~e au cours du tr~itement des scones de Salaise 11 ~Sll) par CaC12 à lOgll.

Paramètre~ Lixiviats Eaux de rinçage pH 7.2 7,~
Rc~ic~ c (Ohm.cnl) B~ 1030 D.C.O m~ O~ll 407 35 C O .T m ~/! 5 6 : ~
~:lément~s conccnlralion m~ ConCentraliOn m~
~ . ~
_ _ Plomb <] (0 009) cO,O10 (0,001) C~dmium 0.011 ~0 010 (0 000) Zillc 0~060 <~.0~0 (0,010) Cui~rc 0,150 <0~050 (0,030) icl;~l 0,710 <0,100 (0.060 Cllromc <0~010 (0,001) <(),010 (0,000) C~lcium 2~oO 171 Chll~rurc.c 49~; 300 mil~c d~ d-it-?~tion ct (~ urs ~rutcs).

~, ~

~ ~ :

-.:::::: ~ : , ~ ~:

: ~ .
:~

WO 93/2~i716 PCI~/FR93/00543 `" ~:114:137 TAsLEA~ 9: Suivi des lixivials et des e~ux de ~inça~e au cours du traitement des s~oTiesde 521aise 11(511) par KCI lM.

Paramètres Lixiviats Eaux de rinçage pH 7,8 7,4 Résislivilé (Ohm.cm)saturé 107 D.C.O mg 2~ - 3934 171 C.O.T m,~ 4 :;: Eléments ConcentratJon mg~ConcentraLion mg/l~
:::: :
Pl~rnb 0,0~ cO,0.0 (0,002) C~dmium 0,032 <O,Olt:) (0.000) zinc < 050 (0.030) ~0,050 ~0.010) Cuivrc Q,210 c0,050 (0.010) Nic~;ei 0.390 ~0,100 (0,080) Chromc ~0,010 ( o.ob2) ~o.olo (0,002) Calciun- 173 15 Chlorurcs _ 254~1~1 1770_ _ limitc~ dc dctection ct ~alcurs brutcs).

', :' :
~ ~ `

: ::
:

WO 93/25716 2 11 ~ 13 7 4 0 PCI/FR93/00543 TAI~LEAI~ ~0: TEST DE LIXIVIAT101~` NOI~MALISE A~RES TRAITEME1~T PAR EFFLUEI~T-REJET RHOI~'E
SOI,'~ AGlTATiO~' Scories de SALAISE 11 (Sll) _~ __ _ _ _ Caracterisliques Résullals Norrnes Norrnes l`iormes valorisation ph~siques du déchel Classe 1~ Classe D ~' Travaux Publ;c(TP) Fraction solublc iSur dcche- seC) 1,9% <lOqc <5~o <35'c Perlc au rcu ~à 550C sur 5CC) - <55C - <5~o C.O.T (sur scc) pH 8.51<pH~13 Siccité63.~ % >35~0 '' rclalives aux norTncs sur les scories aVanl stabilisation relatives aux cendrcs volantes provenant dc l'incinération de résidus urbains Suivi analy~iql e des extruclions Quantité Norrncs Quantitc Norrncs l'arametres Icr 2èmc 3cmc lotalc extraitcClasse I (])lotalc e~traitc TP sur conlr~les sur Extrai~ Extrajl Extraitdudechcl ClasscU(2) dudéchclscc dcrhclsec lixi~iat _ _ _ hrul (m~/k~ l (m2/k~) ~mc/k~ ) (rn~
Odcu~ inodorcir,lodorc inodorc - - - -Coulcur incolorcincolorcincolorc pH 6.4 7,3 7,7 Résislivitc (Ohrn.cm) 1110 3540 6130 D.C.O. (m~ 02/t) 0 0 ~5000~( ) C.O.T. (m~/l) 11 5 S 218 <104 (1)1400 (2) 341 <1500 Volume (l) _ 1.000 1.000 l.OO() - ~

Conc.Conc. Conc. Quanlilc Normcs NonnesQuamitc Normcs E!emenls dulcr du2eme du3cmc lolalccxlrailc Classcl Classcll tolalccxuailc TPsur CXlrail cxuail cxuaildu dcchcl brul (m~ (m~lkg) du dcchct scc dcchel scc (m~e/ll (m,~ (m,~/l) (m,clk~? (m,~;~ ~ (m~
Ptomb ~I),Oi()<0.01() <0.010 <0.30 <lOU <3U <0.47. <1 Cadmium <0.()10c(),O10<O.QIO <0.30 - <50 c~; co,i~7 <l Zinc ~ <0.05()<0.050 ~().050<1,5() <500 - <2.35 Cui~rc ; 0,06()<0.050 ~0.05() 0.60- 1.6() - <20 0.~4 2.50 ' -Nickcl ~ 0,160 <0.050 <0,050 1.60 - 2.60<100 - 2.50 - 4.UO
Chron~c ~ <0.010 <0,010 cO,O10 <0,30 <I(?U - <0.47 <l Mcrct~r- <0.001~<0.001 <0,001 <0.0~ <1() <0.2 <0.04 <0.
Cyanutcs NDG ND NIS ~10 AJscnic <OPI()<0,01(~<U.OI()<0.3() <lO <'' <O.i~7 c2 ChloTurcs : 59 9 4 7~0 - <lUOOO 1127Sulfale~ 32~- 81 38 4~50. - - 69fi~; <70()0 ~' Nl): nondosablc ComporJemenl a la s~lYbilisaliQn Componcnlcnl Quanlilés Quanlitcs solubilisables polcnlieliemcn l~lements Dissolution Solubilisalion Sulubilisalion Solubilisalion dudcchubrutdans solubilisables olalcdccroissanlc sla~nanlc crolssanlc Ics condilions ~conc.tol.dcchclscc) du lesl (m~ ) (m~/ke) Cui~rc - ~ - 0.60- 1,6() 13R74 Nicl;cl - ~; - 1.60 - 2.60 146R
Chlurllrcs .~; 72() 2050() sulr3lc~ ~ 4~() 182()(!
, ~ .

WO 93/2~716 4 1 2 1 ~ 4 1~ ~ PCI`/FR93/00543 ~BLEAU 21: TEST DE LIXIVIAT10~' ~'ORMALISE APRES TRAITEMEI~.'T PAR EFFLUEr~'T Rl:CONSTITU~:
(CaCI~ a 10~il) SOUS AGITAT10~' Scories dc SALAISE (S 11) Caractéristiques Rcsullats Normes Normes Normes aiorisation phvsiques du dechet Classe 1~ Classe 11 t~ Travaux Publie(TP3 _ _ _ _ Fractlon soluble (sur dechet sec) 1,4qc <lO~c e5% <3~/c Perle au feu (à 550C sur scc) - c5~c <5S-c C O T (~ur scc) - -pH 7.8 4<pH<13 - -Siceilé 66 ~o >35~c relatives aux normes sur les seories avan~ stabilisation relatives aux eendres volanles psovenam de I inCinéralion de ~ésidus urbains Sllivi analytique des c~Jractions Quantite Norrnes Quanu~e Norrnes I>aramètres Ier 2ème 3eme lotale eXtraileClasse I (I)~otale extJaileTP su~
contr61e~ sur E~traj~ Extraul Exuail dudeehe~ ClasseII (2) dudeehelsee déehelsee lixi~iat bru~ (mrfk~ ) (mr~kr) (mr/ke ~ (m~
Odu~r inodore inodore isK dore Couleur incoloreincoloreincolore pH 7 0 7.3 7.8 ; ~ Resislivite (Ohm em)1]90 3420 6210 DCO ~m~02/1) () 7 () 70 <5000(1) 105 COT (m~ll) 9 5 4 180 <104(1)/400(2) 270 ~1500 Voiume (1) 1.000 1 000 I.OOû - - -Conc Conc Conc Quanti~c Norrnes Normes Quanlite Normes Eléments les ~ne 3eme ~otaleexuaj~e ClasselCJassell totaleextraite TPsur e~uait exuajt extraildu dechet brut(mg/l;~ (m~/kg)du deehel s dechet se-(rn~/l) (mrli) ~ (!n~/li (m~/kr) (m~ (m~/l;~) Piomb ~ < 0.01()<0.010 eO O 10 <0 30 <1()0 <30 <0.45 < 15 Cadrnium eOOi()~(j.()l()<0.()1() <U30 ~50 <5 <045 <1 i!inc ~ <005(~ <0 05(1 <005() eI 5() ~5()0 < .25 Cui r: e0.050 <0.050 <005() <1.5() - <20 e 25 iiekcl 015() 0.()6() eO.050 21()- 2.6() ~100 - 3 14 - 3.90 Cluom- ~O.OIU <0 010 <0.01() <0.3() <100 - <0 45 <1 tereure <0 001 eO OOI ~0 ()()1 <(1 03 <11) <(). <() W ~0.2 Cyanures ND ND ND - <10 - -Arsenic ~eO OI()<0 010 <0.010 <0.30 <10 <2 <0.45 <2 Chionlres 101 13 5 119() - <10000 1783 Sulfates 290 82 ~ 4}10 - - _ 6159 <7000 non dosablc Con~por~ement ~ la solubilisation Con1l ortenlelll Quanliles Quanliles ~i; solubilisables polentiellemen ment~iVissolution Solubilisal on Solubilisalion Solubilisation du dechet bsul darLs solubilisables lolalCdeesoissanlesla~nanlecroissanle les condilions (conc lol dechel sec) du ICSI (mr/krl~mr/kr) :
I iekel - ~; - - 210 - 2.60 146~
Chlorures - ~; - - 119() 20 5()() SUlr.lle .~; - - 41 1() 1X~
__ WO ~3/25716 PCT'/FR93/{ltQt543 TABLEAI; 22: TEST aE L1~2V~ ALlSE APRES TRAITEMEI~T PAR KCL lM SOUS AGITAT101 Seories de SALAISE (S 11) -Carileteristiques Résul~aLs Norrnes Normes Normes valorisalion ph~siques du deehet Classe I ~ Classe Il ~Travaux Publief~TP) Fraetion soluble (sur dechel sec) 1,59c <10% ~% <3%
Perte au reu (i 550C sur sec) <5~O c5c~c C.O.T (sur sec) pH 7,8 4~pH<13 Sieeilc 68,2% >35%
'~ relatives aux normes sur les seories avant slabilisation ~ rela~ives aux eendres volarttes provenanl de l'ineinération de résidus tlrbains S~ivi analytiq~-c des cxtra~tions _ Quantilé Normes Quanlilc Norrnes P;~rDmètres ler 2eme 3eme totale extraile Classe 1 (l) lolale extraile TP sur eontroles sur Exlrail Extrail Exlrail dudéehel Classen(2) dudéehelsee déehe~sec _lixiviat _ _ brul (mr/ke ) (mr/k,r) (m /k~ ~ !mscllce Odeur modore inodore inodoTe Couleur uleoloreineolorc jaunatre pH 7 ,4 5 7 ,4 7 ,3 Rcsislivilc (Ohm.cm)783 2990 5460 D.C.O. (m~ O211) 54 7 41 1020 <5000 (1) 1496 C.O.T. ~m~/l) 6 4 3 130 <104 (1)l40o (2) 190 <1500 Volume (11 1.00~) 1.000 1 000 Conc Conc. Conc. Quanlile Normes Normes Quamitc Norrnes Elément~s duler du2ème du3eme tota]eeXUaile Classel Classell lotaleextrailc TPsut exlrail exuail exuaildu de,chet brut (mslkg) (mg/kg) d~ deehel see déehel sec (rn A~ (m~ (mr/l) (mrJlcr) _ _ fm~kr ) (m~/krt PIamb ~ ~ <0,010 <0,0}0 <0,010 <0,30 <100 <30 <044 <15 Ca~nium <0,010 ~0,01() <0,010 <0,30 <50 <5 <0,41 <1 Zine <0,050 <0,05() e0,050 <I,S0 <500 - ~, 0Culv~; <0,05(J<().051)<0,05() <1,50 <20 <,,20 lickci 0,070 <0,05() <0,05()0,70 - 1,70 <100 - 1,02 - 2,~19 Chrome <0,01()<0,010 e0,f~10 <0,30 <100 - <0,30 <I
Mcreurc ~0,001 e0,001 <Q001 ~0~03 <10 ~0,7 ~0,04 <0,2 CYanurcs ND ND ~ I U
Atscnic <0,010 <0,010 <0,010 ~0,30 <10 <. 0 44 ~"
Chlotures 165 "5 7 1970 - ~10000 288~ -Sulfale~ ~ ~ 12~ 5~ 3(~_ _2m() 303 ND: non dosable Comporrcmenr à la sols~bilis(lrion : :~ ~: : : ~:
Composlemcn( Quanliles Quantitcs~; solubilisab3es po~enliellement Elément.sl~lssolulion Solubilisalion Solubilisalion Solubilisalion dudéchetbruldans solubilisables ~lCd~croissanLc slarnanlc erolssanle Ies eondiLions ~conc.lol.dechel sec~
du lCSI ~m~ (metkr~
_ I~ic~;el - X - - U,70- 1,70 1468 Chlorures - ~ - - 197() 20S00 Sul~ - 2()7() I X'?()(~

WO93/25716 43 '~ 4~ 3~ PCr/FRg3/00543 TAI~LEAIJ2~ 1 VE l,l~;IVIATIO?~ I~OR~1ALISE ArRES T I~ME~ EFFLUE~
ETI~'DE D~. LA STA~tlLlTE
~icories de S~L~ISE (Sll) Caraetéristiques Résultals Normes NormesNormes ~alonsationph~siques du déchet Classe I ~ Classe n ~Travaux Public(TP) Fraction soluble (surd~chcl scc) 0~9% <]09O <5~o <3~c Perle au feu (a 550C sur sc~) - <5% - <S~c C.O.T (sur sec) pH 7.5 4epH~13 Sicci~e 95% >359c _, . . .
selauves aux normes sur les scories avanl stabilisalion relalives aux cendres vol~mes provenanl de l'incinéralion de résidus urbains Suivi anal~tigue des e~:t~acrions .
Quanti~e Normes Quanlilc ~;ormcs Pararnetres IL7 2ème 3èmclotale exrraileClasse l (l)lolale exuailc Tl' sur controlés sur E~urai~Exuail Extraildudechcl ClasseM(2)dudechelscc dcchclscc lixi~iDt _ _ brul (m /k~ )(m,e/lc,~)(m,e/~;e ~ (m~
~dcur inL~orc modorc inodore - - - -Couleur incolorcincolorc incolorc - - - -pH 7,~ 7,4 7,6 Résislivi~é (Ohm.em) 1277 3fiS3 5555 D.C.O. (m~ {)211) 4X ~ 8 640 <5000 (I) 673 C.O.T. (ml/l) 'i 3 3 110 <]o4(l)/400(2) 116 clS00 Yolume (I)~ 1.000 1.000 _I .00V

Conc. Conc Conc Quan~i~cNorrnes Nonnes Quami~c Norrnes ; Elementsduler du2cmc du3cme ~o~aleexuai~e Classel Classell ~o~aleextrailc TPsur exuailexuait exlraildu deche~ brul (m~ ) (m~ ) du dechel scc dechcl scc 3 ~ ~m~/l)(m~/l) (m~ ni~;-~) (m~/kc ~ (m~/~;e~
Plomh <0,01()<().Vl0<0~010~0,3() <100 <30 <0,31 <I~
Cadmium <0,0l()<().()ll) <0,010 <(),3() <50 <5 <l).31 <1 Zinc ~ ~0.05()<0.050<0.050 <1,50 <50() - <I.SX
Cuivrc~ <0,050<().05()<0.050 <1.50 - <20 <l.SX
licl~el 1~.1300.07~) V,05() '~.30 ~100 - 2.4~ -Chsomc <0.01(i~0,()1()<0.VI()<0.30 ~lV0 <0,3] <l Mcrcurc <0 001<()~001<0.00l <0.03 <I() <0.2 <0.03 <0,~
Cyanurcs t~D N13 I~ < ] 0 Arsenic eV,01()<I).()l() <().VI() <().30 ~10 <2 <0,3] ~ 3 Chlorures Sl ~ 4 ~4() - <l0000673 Sui~ale~ 24() 6X 3X : 4~() - - - 3~4" <700() ND: non dosablc ~; Comporl~m~nr a la solubilisaJion , omponemcnl Quan~ilés Quanlilcs solubilisables po~cnliellcmcm ~lement~ L~issolulion Solubilisation Solubilisalion Solubilisalion dudechetbruldans solubilisables 0~31cdccroissanle sla~nan~c -roissante Ies condi~ions (conc.~ol.dechel scc) :~ du Iest (mPlkr) ~mr l~;r~
I~iic~;cl - ~; - - ''.3() 14(~
Chlor Ircc ~ - 640 ''05()() Sulfalcs ~ - - 346() 1~'~2(~tl _, WO93~25716 PCT/FR93~00543 21i ~i37 Cependant --et selon une disposition supplementaire préféree de l'invention-- on procede à la biosorption prealable de C2~ métaux hors de ces lixiviats. En effet, ces métaux s'y trouvent sous une forme très accessible à
un certain nombre de biosorbants. En d'autres termes le procéde sPlon 1 t invention est avantageusement compléte par une etape supplémentaire de biosorption des métaux lixiviés hors des scories traitees, comme cela a été
decrit plus haut.
Il est à cet égard rappelé ~ue la biosorption est la séquestration d' ions metalliques par un matériel solide d'origine naturelle. Ce terme général regroupe des mecanismes tres divers : ingestion de particules, transport actif d'ions, complexation, adsorption et précipitation inorganique sur le biosorbant.
Vn biosorbant dont l'utilisation paralt particulierement avantageuse est le chitosane.
Le chitosane est le principal dérivé de la chitine (poly N~acetyl D-glucosamine). C'est un polymere saccharide constitué d'une longue chaîne polymère 1inéaire a unités glucosamines, liees par des ponts
3 ~

Table 8: Determination of the mobility of 9 major elements e ~ of 7 n ~ trace vices during rinsing (2 ~ lois 10 ml of distilled water) coloD ~ are engorged 100g of slag after treatment with 100 ml of extractant. Analyzes of water obtained by dosing metallic elements in SolutioD at ~ plasma mission spectrophotometer. R ~ sllltats e ~ awarded as a percentage by weight of the initial contents.
~ r : Elements extracted (in% ~ by ¦ Elements extracted (in% 3 by potassium chloride ml MI hydrochloric acid 0 ~ 1 N
_ I -, I
Elemen ~ s reche ~ hes Scones ST 1 Scones S II ¦ Scone3 ST 1 Scones S
. ~ ~ ~ ,,, _ ,, Aluminum O 00 0.00 1 0.01 O.0Q
~: ~. ~, _ _ ~ C ~ cium 0 00 0.00 1 0.01 not dosable __ .. ~. . . . . ,. I ~ ~.
~ n ~ e: 0.00 ~ 02 ¦ 0.01 0.23 _ ~: ~ Aa ~ neesium O 00 O 0 ~ 1 0, ~ 4 0.51 ~ ~ _ ~,. I, _. ~ ...
~: er ~ 0 00 0 00 1: O.QO 0 00 _ __ ~ - ~. . ~ I_ ~: Sili ~ ium: 0.00 0.01: 1 0.01 0.01 : ~,. _ I ~ _. . . .. ...
~ ~ IPot ~ ssium ~ not dosable not dosable l not dosed not dosed ~ ~. ~ ~ ~
S ~ odium ~ ~ not dosed ~ not dosed ~ nondose not dosed ~ Phos ~ hore not dosed not dosed: not dosed not dosed , - ~
C: not dosed not dosed no: dosed not dosed - - not dosed: not dosed not dosed not dosed ~: Cu ~ ~ ~: 0, ~ 0 ~: O.QO: 0.59: 0.00 , _. ... ... ~ ... ~ ~
~ Nickel ~ ~ 00 0.01 ~ \ :: ~ 0.01 0.11 : ~; ~ - ._ ~ ~ ~
~ ~ 2 ~ n ~: ~ 0.00 ~ 0 ~ 01: 1 0. ~ 7 1 0.02 ~. ....... I ........... ~
~ Cadrnium ~ 0.00: 0.00 0.00 0.00 , _ ~. .... _ ~
~: ~ lom bi ~: 0 04 0 14 0.07 0.19 ~:, _ _ ~

:,; ~ ::
.

.. ... ... .. =. , ... .. ~ .. = .. .... . ~,. . . ~.;

WO93 / 25716 21 1 ~ l 3 7 PcTtFR93 / 0o543 The purpose of the rinsing water is to eliminate excess of reagent before the implementation of the test normalizes leaching. During this operation, a low mubility of ~ elements should be noted be the extractant and the slag considered ~ array 8).
Percentage of metals available for slag could not be assessed precisely but the analyzes partial performed during successive passages of reagents have suggested that only a contact of 2 to 24 hour slag / extractor and a single rinse would be necessary to obtain a sta ~ ilisation effective of these wastes. This simplification by limitation of the number of operations initially planned demonstrates the interest of a single leach and constitutes an optimization of this process.
est_normalise de lixivia ~ ion Taking into account the fixed objectives within the framework of these examples, the leaching tests should follow French class II standards and European standards on non-hazardous waste or to the standards of ~.
The promotion of mints in public works.
At the end of the two treatments applied on the slag from Strasbourg (ST 1) and Salaise II (SII), the standardized leachate tests lead to for ~ nation : de} ixiviats having a higher resisti ~ ite compared to witnesses, therefore has less effluents: charged in ~, mineral elements (Figures 1 and 2).
The reduction of chemical oxygen demand (COD) is 23% after treatment with pot chloride ~ ssium : ~ on Salaise II slag (SII), it is 100%
for all other processing e ~ whatever the ~: considered slag (f igure 3).
:::

; ::

WO93 / 25716. PCT / FR93 / 0 ~ 3 1 3 ~ 22 Note that in Figures 1 and 2 on the standardized leaching test on slag from Strasbourg ~ ST 1) and Salaise respectively II ~ SII), the variation in resistivity has been illustrated leachate before and after treatment with liqueur leaching, revealing what the resistiYites expressed in ohm / cm on the axes of ordered after application of the standardized test (standard AFNOR X31210, l9B8), - directly on the slag in question (TN), - on slag pre-treated with a solution of potassium chloride (KCl), and on the slag treated beforehand with the solution of hydrochloric acid (HCl).
In Figure 3 ~ are also illustrated the COD allowances (COD% on the ordinate axis) following the treatment applied to the slag of Strasbourg ~ ST 1) and Salaise II (SII).
For polluting metallic elements, the chlorides and cyanides, the standards exist decreasing olubilization and / or an elution threshold. The ~ ~,,. :
determination of these parameters for slag ortement basiques de Strasbourg tST 1) shows the following results: ~ ~
treatment with chloride solution potassium is manifested by strong extraction of metals : pollutants; but we observe that several metals (lead, copper and chromium) as well as chlor ~ res give place with increasing solubilizations ~ table 9), on the other hand, hydrochloric acid treatment (table 10) accentuates the solubility of the elements pollutants, but the elution threshold imposed with a solubilisa ~ decreasing ion remains compliant with standards W093 / 25716 211 ~ ~ 3 7 P ~ T / FR93 / 00543 . .

French and European waste standards Not dangerous. The corresponding production of cheeses would also be suitable for public works.

Tables 11 and 12 illustrate the results obtained under similar conditions, in tests of Normalized leaching after slag treatment, IBS
after treatment with potassium chloride (table 11) and hydrochloric acid ~ Table 12).

: ~ ~

. '' .
, :

~ ~:

::
,: ~::

::

. . , WO 93 ~ 25716 PCI` / FR93 / 00543 1 ~ 1 3 r ~ -. _. . . . . .. ~ _ ~ ~. . _ .... .
TA ~ LEAU 9: STANDARDIZED LEACHING TEST AFTER TREATMEIYT AT KCL
.. ~
Strasbourg slag lST I) Sl ~ iVi analyti ~ u ~ des e ~ racions . ,,. _ Quanti ~ é Standards Noq ~ nes Parameter 1st 2nd 3rd total extracted Class I (1) valuation in controlledExtraction Ex ~ caon Ex ~ ac ~ on dud ~ chet Class II (2) Pub._ works. . . . _ gross (mJkE) (mR / X ~) (mg ~ kg DM) Odor Odorless Inodorelnoda ~
. . . . . ~. . .
Colorless neck. Colorless colorless ~. ,. . .
P ~ 7.0 6.46.0 Resistivity (Ohm.cm) ~ 45000. ~.
COD m ~ O2 / 1. O. <5000 (1) ; :: N COT m ~ / l _ EE. C400 (2) __ ~, ~. ~. . . ~. _.
Concenua ~ ion Concenuauon Concen ~ a ~ ion Q. tot. e ~ tr. Norrnes Nqrmes Norrnes Elements of the first of the second of the third of ~ ch ~ Class I Cla ~ se II * TP (MS) ~ ex ~ mg, ~) extlait (mgll) ex ~ (mg ~ gross (mglkg) ~ mg / Kg) (mg ~ Kg) ~ mglkg) Lead 0.0 ~ 4 0 ~ 001 0.014 0.59 <100 <30 ~ dmium ~ r ND ,,,,, ND ,, 'tSO
Zitlc _ 0.282 ~, 2g3_ 0.278 8 53 cS0Q _ -Copper 0.676 _ 0.1 500.239 10, ~ 5 c20 <2 ~
Nickel ~ 0.052; 0.031 0.031 ~, ~ 4 <100 _. .
C: i ~ t ~ me 0.050 0,000 0,000 0.60 ~ 100-- c 1 Mercury <o 003 <0.003 <0 003 ~ 0.03 s10 <0.2 <0.2 ~; i; ~ ._ ~ ... _, ~ ._. ~ 10. . _ Arseric o 0009 <0 0008 ~ 0 0 ~ 08 0.009 c10 <2 <2 ~ __. ~. ... . ....... . _.
CHLORIES 0 8 2 33: 0 62 37 5 C10000 c2800 .. -. . ~. . ... . . . . ......... ~
:: Sulfates ~:: 14:: 2.2 cl, 0 36.0 <4000 ~. . . .. _ __ .......... ..
rel ~ uves: aux: ash volanles from the inciné ~ auon of urban residues.
ND: not dosable, MS: dry mauères Compor ~ ement to the soil ~ bilisa ~ ion _ ~ ~ _ : Behavior ~ nt Quantltés solublllsablesen -:: ~ m ~ per K of gross waste ~ ~ ~: ~. _. .................. _, ~
::: Elts Dissolu- ~: Solubili- Solubili- Solubili- In: Potentially tiontotale sation sation sanon condi ~ onssolubilisable : decreasing sta ~ nante. increasing duteslt I (conc. waste ~
d1, I: _. . _ _ _ _ Lead _ xo, sg 186 zinc: ~ X 8.53 CulYre _ ~ ~ x 10.65 ~ 800 :::, ~. _. , _ _ _ ___ _ _ ~
Nlckel x 0.312 s800 : ~; ~ -. ~ - 0.60 20,800 ::: Ass ~ ic _ x. __ 0.009 6.2 : Chlorides. _ ~ 37.5 3990 . . ... . . ~ ... . . _.
:: Sulfa ~ es x 36 0 300 "_ ~. _. ~ _.
::
~:

WO 93/25716 PCI` / FR93f00543 ¦ TABI, EAIJ 10: STANDARDIZED LIXIYIATION TEST AFTER HCL TREATMENT ¦
Strasbourg slag ~ (ST I) Analytical monitoring of exlracnons . ___. . ,. _. . . . .__ Quanu ~ Standards Standards Parameter 1st 2nd 3rd ~ tale ex ~ aite Class 1 (1 ~ recovery in control Ex ~ ac ~ on Ex ~ cuon Ex ~ c ~ on of Class II waste (2) Public works.
gross (mg ~ kg) (mv / KQ) (mgfkg MS) . _ _ _. _. ., ~., Odor Iridore Odorless Odorless . , ... . - ,. . ~
: Color lncolore lncolore Colorless pH 7.0 6.4 6.0.
RésistiYilé ~ Ohm.crn) 70,000 80,000 90,000 _ -1 ~ Il ~ e O ~ / 0 - 0 0 <5000 (1) CO ~. . ~. r, E _E ~ j ~ C1OOO
Concenu ~ uon Concenuaion Concentrauon Q. o ~ e ~ r. Norn ~ es Standards Standards Elements of the first part of the second of the third duet Class I Class II II TP (MS) ~: ~ ex ~ (m ~ exuail (m ~ / l) ex ~ ait (m ~? bru ~ (mg ~ g) ~ mglKg) (rngl} Cg) (mg kg) PIOmb 0.075 0.029 0 ~ 015 1.19 ~ 100 <30 <4 adm; Um - = ND = ~ 50 <5 C
ZinC ~ 0.132 ~ 0.070 0.048 2.50 <500 ~ 0.723 _ --0.295 0.j97 12.15 = <20 ~ --C20 N; Ckel 0.064 ~ 0.015 0.041 1.50 ~ 100 _ -ChrOrl1e ~ 0.040 0.000 0.000 Q 04 C100 <I
Me ~ UrO <0.003 <0.003 <0.003 C0 03 C10 ` <0 ~ 2 C0.2 : ~ VanUreS ~: ND ND ND. ~ 10 , ~ ~, __ __ ~ _ _ ~ ~
ArSeniC: 0 0071 0.0025 C0.0008 0.096 <10 <2 <2 ._. . . . _ _. .
~ h1OnlréS 5 92 1 05 1.Q0 79 ,? <10,000 ~ 2,800 , ~ ~. , _. . ... _ __ _ ~:: ~ SU1faleS: 24: 2 4 12 276 ~ 4000 ~ ~. . . . . ... . .. ........ . .
fly ash telaLives: Provenam from the incineralJon of sesidus ~ they.
ND: not ~ dosable. MS: dry matter Behavior in soluJil ~ sation : m ~ ~ ar K de deChet brUt ~ ~ ~ _ ~. . _ ~ ... .., ~
:: E ltS: DiSSO1U SOIUbili SO1Ubi1i SOIUbih Dar.S the potential ::: ~ On tOtaleSatiOn Sa; On Sa ~ On COndinOnS SO1UbihSab1eS
DeCrOiSSanle Sta ~ nante grOissant DU TCSt ~ COnC.déChet) _. ... , ........ - .... ~ ~, ...
PlOm b X 1.19 186 _,. . . ~
::; : ~ nC X 2.50 ~ 900 : CU; VT ~ X ~ ~ ~ l2 l5-- 48 () 0_ ~; Ckel ~; 1.50 5800 ChrOrne - X. - 0.04 20800 . . . _. ... ~
~ ~ ~ rSeniC X 0.096 6.2 . ... _. . _ ~ _ ~ _ CHORES X 79.7 3990 _. __ ~. ...... _ S ~ lfateS X 276 300 _ __. ~

, ~.

WO 93/25716 PCr / FR93 / 00543 .
13 ~ 2 6 TAI ~ LEAU 11: STANDARD LEACHING TEST AFTER TREATMENT AT KCL
. -. ~
Slag from Salaise (S II) Analytical monitoring of e ~ ra ~ ons _,. . . ~ .. ~; ... ..
Quan ~ ity No ~ nes Nonnes P ~ reduces 1st 2nd 3rd ~ tale e ~ e Clas ~ e I (l) valuation in cont rolé Extrac ~ ion Ex ~ ac ~ on Ex ~ ac ~ on of d ~: het Class II (2) Pub Works.
. gross (mg / ~ g ~ (m ~ / Kei (mg / kg DM) _ _ _ _ _ _. _., Odor Odorless _ Odorless lnod ~ e Color _ lncolore Tncolore Colorless. _.
~ 71 7, i 7.2.
Resistivity (Ohn ~ .cm) 800 2600 ... . .. _ D CO m ~ O211 20. . 280 (1) ~. - _ __ ~
: ~ CO T. m ~ ll ~ E. ~ _ ~ _ <400 (') <1000 .
_ _ Concentrauon Concentsauon Concemration ~ ~. ~ ot. ex ~. NonTles Norrnes Standards Elements of p} ~ mier du de ~ th of third dudéchet Class I Class II ~ TP (MS) extr ~ ut ~ mg / l) exuail (mgll) ex ~ a (mg / l) crude (mg / lcg ~ (mg / Kg) (mgtKg) (mglkg) ~ ~ ~ ~.. _ _ Plbmb 0.181 0.06 0.024 2.65 _ clO0c30 <4 ~; ~ 0.023 -0.008 0.004 0.35: ~ 50 ~ 5 <I
~ inc ~ ~ 0.037 0.017 ~ 0.011 0.65 ~ 500 _ _ ~; i ~ ~: 0.045 0.036 0.014 0.95 <20 <20 Nickel 0.139 ~ 0.053 0.023 2.20 <100 _ ~ ~ 0.0 ~ 0 ODOO 0.000 0.60 clOû <I
Wed ~ cO.003 <0.003 cO.003 <0.03 <10 <0 ~ 2 <0.2 ~ Cvanures ~. ~ _ _ ~ C lO. _ _ ~ 0 ~ 0008 ~ 0 ~ 0008 <O.OOOg ~ 0.008 ~ 10 ~ <2 <2 (:: chlorides127.0 17 ~ 0 3.2 1472 clOOOO <2800 Sulphates ~: ~: __. _ - ~ <4000 ~ Relauves to the vslantes areas coming from the incineration of urban residues.
ND: no: dosable, MS: dry matter To be part of the sDIubilisadon Solubilizable quantities ~ ~ :: mg per Kg of waste bmt Elts Dissolu- ~ Solubili-Solubili- Solubili- Dtu ~ sles I Potentially tionlot ~ lesation sation sanon condi ~ water-soluble _ ~ decreasing s ~ nante oissan ~ from ~ east; (waste waste?
Lead X 2.65 343 CaZium _ 0.3s 3.4 . _ _, ~
~: Zinc X 0.65 948 . . _. ... . . ...
(_ulvre X o 9s 1450 ... _. . . . _ _.
Iiiickel X 2.20 15 ~ 3 Chrome _. . . . 0.60 1092 ~ :; Chlorides X ~ ~ 1472 20500 _ ~

WO 93/25716 21 ~ 413 7 PCI / FR93 / 00543 TABLE 12: STANDARD LIXIVlATION TEST AFTER HCL TREATMENT
. ~
Salaise slag (S II) Analogical monitoring of ~ tra ~ fions . _ .... ~ ..... - ~ ~.
Quanti ~ Norms Nom ~ es P ~ ramère 1st 2nd 3rd total extracted Class I (1) upgraded to controléExtracion Ex ~ rac ~ on Extraction of waste Cl ~ sse Il (2) Tra ~ rallx Pub.
~. gross (mglkg) (me / K ~) (mglkg MS) Odor Odorless Odorless ~ odorless ~ ~ .__. . __, ~
COLOR Colorless Colorless Colorless ~. _. ~.
PH _ 6 ~ 8 6 6 7 Resistivity (Ohm.cm ~ 1000 3000 6000 COD m ~ O2 ~ __ 0. <5000 ~) CO ~ = EEEE <400 (~ <1000 ::
_ Conccnua ~ ion Con ~ en; sauon Concentra ~ ion Q. tOt. extr. Good Standards Standards Elements of the first of the dellxth of the third of the d ~ he ~ Class I Class II * TP ~ MS) extracted ~ (mg / l) extracted ~ (mg ~) extract (mg / l, ~ bn ~ t (mg / kg) (mg / Kg) (mglKg) (mg ~ cg) ~ __ ~. ._. ~ ,,. . . .
PIOm b 0 421 0 l 56 0.058 6.35 <100 ~ 30 <4 ~ ~. . . . . _ _ Cadm; Um 0 056 0 020 0.007 0.83 <50 <S <I
~, ~,. _. . . . ... ... , __ zinc O 1 1 8 ~ 0 044 0 0382.00 <500 ~: __. ~. _ _. .
: ~ Copper ~ 0 071 0 0 ~ 8 0 023 1.42 <20 <20 ~. -.,. __ _ ~ ~ _ Nickei 0.913 O259_ 0.122 12.94 clGO. ~~.
Chrome 0 020 O 010 O 000 0.30 <~ 00 ~ 1 - :: Merc ~ re <O 003 co 003 <0.003 c0.03 ~ 10 cQ, 2 <o,: l : ~ ~. . ~. . 7 '- _:. . _ _ N / A ND <10 ,, _ ~ ._. ~ _ ~ _ . n: ~ - Arsenic ~ 0 0008 cO 0008 <0.0û08 <0.008 <10 <2 <2 . _ =. . ~. . ~ ~
(~: chlorides 33.3 17 2 7.8 583 clO (~ O c2800 _ _,. . . . - _,. . ,. .
Salfales: _ - _ _ - - <4000 : ~ rela ~ ives to Yolan dres ~ e pr ~ coming from the inciJlélation of urba ~ ns residues.
ND: not dosable. MS: dry materials Compor ~ emen ~ à ~ a solubilisahon _ ~
~ Behavior Quantities soluble in m ~ per K ~ of gross waste Elts l ~) issolu- golubili- Sol ~ bili- Solubili- In Potentially total tion: its ~ ionization condi ~ onssolubilisable decreasing staanante increasing test (conc. waste) ~ i ;; ~ X 6.35 343 ~ Cadrnium = - 0.83 3 ~ 4 -zinc X 2 00 "~ 8 . . . _. ,. . _ (_follow X 1.42 1450 Nickel ~ _ ~ ____ _ 0.30 1523 Chrorne. X: _ 0.60 1092 Chlorides ~ X _ _ 583 20 500 WO93 / 25716 PCT / FR93 ~ 00 ~ 3 21 ~ 413r7 CONCL ~ SIONS:
Depending on the leaching tests performed on slag and its planned storage in class II
or their recycling, the following conclusions ~ table 13) can be drawn from previous experiences, after application to treated or "assessed" slag, study protocol according to the above-mentioned AFNOR standard:
- Strasbourg slag (ST I) without treatment preconditions generate eluates whose toxicity thresholds are superior to French class II standards, in addition to European standards. These eluates are, by elsewhere, not in conformity with the legislation which provides for a recovery of slag in public works. After pre-treatment of slag with hydrochloric acid, the eluates produced comply with French standards Class II, to European standards on non-waste dangerous, the treated slag may also be recycled into public works.
the soories of Salaise II (S II) without treatment preconditions generate eluates whose toxicity thresholds are lower than French class II standards but higher than European standards for non-waste angers and to standards of valuation in works public .: After treatment with potassium chloride, : eluates produced comply with: European standards and the standards of recycling of the chews.

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WO g3 / 25716 PCI '/ FR93 / 00543 21 l 4l37 e-- _ . ,, ~ ~ E, ~, x ~ ~ V n ~ ~ CO ~ OO ~ - ~ r O ~ q o-- O
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WO93 / 25716 - PCT / FR93 / 00 ~ 43 Leachate resulting from the application of the procedure of leaching contain chloride salts metallic as well as an excess of extractant ~ La average composition of leachate and rinsing water, all treatments combined, obtained during our experiments on 100 g of slag, is given in the table 14.
Table ~ u 14: Chemical analysis of leachates and rinsing water.
Mo ~ enne composition obtained from dif ~ éren ~
treatments performed on the slag from Strasbourg (ST 1) and Salais ~ S n).

RINSING WATER LEXIVIATES
. _ _ _ ~ _ ~ H _ _ _ 1.86 to 9 3? ¦ 4.30 to 8.9 ~ `

______ ~ _____ ~ ___ Concen ~ ationenm ~ ¦ Conmm cnm ~ 5 Al lum _ _ 0.4 ~ 170_ _ 0.05 ~ 3.0S
~: ~ 0.5 to 415 _ û, 06 to 10.78_ 285 _ O 12 i 21.76 :! ~ 5 ~ 0.02 to 60 0113 i 2U ~; 2 S ~ i ~ ium 1 2.6 ~ 256 _ 1 _ cmm _? _ ~ _ ___ 5nd ~? 7 C ~ m _ _ _ 0.1_ to 484 Zirlc _ _ 0.04 to 2 ~ 4 Lead ~ 0.6 to 0.9 _ ~
Nickel _ _ 0 6 to 4.7 ~
Chrome _ _ 0.3 to OS _ _ 0.18 to 1.2]
~ D ~ O _ ~ leaching has been extended to other reagents -: ~ under different conditions.
~: ~

WO93J ~ S716 211413 ~ PCT / FR93 / 00 ~ 3 . ~

The transformation of slag into inert rubble operating under the influence of cations or protons exchangeable, the investigations focused on the use of saline discharges for reaction purposes and acids from incineration centers.
Experimental extraction device Leaching was carried out with stirring (dynamic leaching) in 2 liter bottles with at most 1 liter of extractant in the presence of lOOg of slag. Given the preliminary experiences, incubation was continued for 2 hours at ambient temperature. A single rinse with at most one liter of distilled water is made after treatment. Solid liquid separation is carried out by : centrifugation at 2000g. For analytical purposes, a filtration is carried out on Millipore membranes of 0.45 m diameter.
Saline treatment of slag from the incineration of chlorinated waste.
Dynamic leaching of SII slag; leachate and waters : Leaching was carried out on SII slag by Rhône effluents-discharges from the center of REDI Saint-Vulbas (Ain), this extraction reagent corresponds to an immediate withdrawal made in January 1992 at the exit of the clarifier (table 15).
The SII slag also underwent extraction by a reconstituted calcium effluent (~ calcium chloride to lOg / l, which corresponds to a molar concentration of 0, O9M). They were also leached with 1M potassium chloride.
Results WO93 / 2571 ~ PCT ~ FR93 / 00543 f. ~. ~
211 ~ l37 32 The use of saline discharges in accordance with the regulation as an extraction reagent leads to considerably lower the elution thresholds compared to the witness test (tabl ~ at 16). This Dynamic leaching significantly mobilizes 1 ~ nickel. The chrome, despite its abundance in waste, remains insoluble. The COD remains unchanged while the TOC
decreases by 50%, due to adsorption of organic matter on the slag (Table 17).
The use of a reconstituted calcium effluent leads in identical conditions to results :: similar (table 18).
: ~: Treatment with potassium chloride leads to less nickel extraction but mobilization : more efficient of copper (table 19 ~.
::: The rinsing water leads to all treatments to remove residual solubilized elements : and to remove the excess of reagent (tables 17 to 19).
:: Demonstration of the stability of the slag Salaise slag II by saline discharges or : reconstituted see their soluble fraction decrease for : become compliant with a valuation in public works.
The leachate COD is: lowered, as is the solubilization of chlorides, while the content of sulfates reaches a concentration below threshold values: ls of the public works standard (such as modified in 1992). The decreasing solubilization of , nickel is also established (tables 20 and 21).
Salaise II slag leached by KCl lM
~ present, as before, values for - ~ ~ sulphates in line with recovery in public works ~ ableau 22).

:

WO ~ 3/25716 2 ~ 14 ~ 3 I PCT / FR93 / 00543 , - ~

In all cases, the treatment of slag by ~ leaching, thanks to an extraction of the fraction polluting, leads to a notable increase in resistivity of leachate from the standardized test.
It follows from the foregoing tests that both the potassium chloride, than calcium chloride, allow significant displacements of metals heavy off the slag, even though the rates observed would be different. He will belong in all the specialist to determine 1 ~ salt of choice for operate the successive leachings according to the contents and extractibilities of each type of slag ~ n the various heavy cations against which "inertization" is wanted. It is remarkable that the chlorides of hlcium often also allow stabilization of treated slag ~
It has indeed been observed for various slag processed, especially for SII slag, that the quantity of exchanged calcium is greater than the capacity of cation exchange calculated experimentally, from moreover this quantity exceeds the metal contents heavy extracts during successive leachings.
In fact, the slag treated, 18 months after their sampling (table 20), see their ~ uality improve at the level of the soluble fraction, the solubilization of ni ~ kel, chlorides and sulfates.
This test is repeated 3 months after this treatment on these slag ~ stored at room temperature ~ e shows that these last, under the effect of treatment with the solution of calcium chloride, have stabilized [decrease in the soluble fraction, and above all, the elution threshold for chlorides and sulfates (Table 23)].

: ~

W093J2 ~ 7t6 `; - P ~ T / FR93 / 00543 21 1 ~ 137 Furthermore, no destabilization of the matrix slag did not appear. This phenomenon of stability could be explained as follows.
Mineral analysis of SII slag carried out in the same conditions on the witness and on the residue milking, 3 months after the leaching operation, showed a carbonate enrichment of the slag treated by calcium. Thus, the control slag contains 1.83%
carbon in the form of car ~ onates while the slag treated have a concentration of 2.38%, i.e.
30% increase in carbonate content.
Calcium exchanged during leaching with ~ heavy metals would therefore have accelerated the natural carbonation of slag to give it better stability. Such a result is of interest very particular, for example for bottom ash household waste incineration plants when these have an intermediate leachable fraction, and when these: bottom ash are subject to prolonged storage outdoors:.

~! :

'~:

WO 93/2 ~; 716; ~ L 3 ~ 7 pCI / FR93 / 00 ~; 43 TABLE 1): Study of the composition of effluent reje ~ Rhône from the TREDI S center ~ ir ~ l-Vulbas. Analysis performed on 13/01192 by emission spectrophometry at plasma or atomic absorption.

Parameters Effluent-discharge rhône p; ~ 7.6 Rcsislivi ~ c (Qhm.cm) COD m ~ 07 / l 750 COT m ~ ll 13__ F, elements Conccnlra-ion mg / l ? ~
Lead <0.010 ~ 0.000 ~
Cadmium: ~ 0 ~ 010 ~ 0,000) Zilic 0.120 Cui ~ rc 0 180 :: Nicl; cl 0.120 : Chromc <0.010 (0.003) C; llcium 2030 : Chlorurcs: 3540 '~ mitcs dc dct ~ ction ct (raw valcurs), , ~.

::

WO 93/2 ~ 716 PCI` / FR93 / 00543 2 1 ~ ~ 1 3 7 SALT slag ~ SII) Characteristics Results Results Standards Standards Valued standards Waste Class I ~ Class n ~ Public Works (TP) Soluble fraetions (overdeal ~ s ~ cj 4.5% <loC`o <590 <3% PerLe on fire (at 550C on see) - ~ 5% C5qO
TOC (on. ~ C) pH 7.6 4 ~ pH <13 - -Headquarters _ _ 73 ~ 6%? 35qo - _ _ raises to the nuns on the seories before stabilization '' ~ reveils to e ~ ndres volames from the inineralion of urban waste S ~ ivi ar ~ aly ~ iquc des cx ~ r ~ lclions Quantity Standards Quantities Parameters 1st 2nd 3rd total extracted Class I (~) tolale extracted TP on eontr61és on Ex ~ rait Extract Extract dudéehet Class II (2) dudéehetsee décelsee leachate brul (m ~ JkP ~ (m, ælk ~) (m ~ Odor odorless odorless odor - - - -Color jatmatreineoloreineolore pH 6.8 7.1 7.6 Resistivity (Ohrn.em) U 900 3500 COD (m ~ 02Jl) ~ 4 36 0 1200 <5000 ~ 1) 1630C.OT (m ~ / l) <I <I el dO <104 (1) / 400 (2) <41 <1500 1) 1-000 1`000 ~ '- - ~
~ `Conc. Conc. Conc. (; ~ Uan ~ ilé l ~ iormes Standards Quarltilé Standards ~: Elementsduler of the 2nd of the 3rd total extract ClasselClassell total extract TP on exuait ~ xtraiteXtraildudéehelbrul ~ mg / kg) ~ mgJkg) dudéehetsec dache ~ sec Im ~ (m ~ (m ~ mg / kP) (mQ / kP) (m ~
Lead 0.443 0.116 0.052 6.11 <100 <30 8.30 <15 Cadmium 0.058 0 ~ 015 <0.010 0.73 - 0.83 eS0 <5 0.99 - 1 ~ 13 ~ I
Zinc 0 ~ 093 <0 ~ 050 <0 ~ 050 0 ~ 93 - 1.93 <500 - 1.26 - 2.62 Copper O.OX8 0 ~ <0 ~ 050 1 ~ 54 - 2 ~ 04 - <202 ~ 10 - 2 ~ 77 Nlcl; cl0 ~ 338 0.0 ~ 35 <0 ~ 050 4 ~ 23 - 4.73 <100 - 5 ~ 74 - 6.4, Chrome 0 ~ 100 <0 ~ 010 <O.OiO 1.00-1.20 <100 - 1.36 - 1.63 <1 Mereure <0.001 <OP01 <0.001 <0.03 <10 <0 ~ 2 <0 ~ 0 ~ <0 ~ 2 NDQ ND 1 ~ D - <10 : Arsenic <0.01 () <0 ~ 010 <0 ~ 010 <0.30 <10 <2 <0.40 ~ '' - Chlorides 338 86 9 4 330 - <10000 5883 ND: not dosable mportemfnl a solub; lisation Componemenl Quanlilés Quanti ~ és -, solubilisablespolen ~ iellement Elcment ~ issolution Solubilisalion Solubilisation Solubilisa ~ iondudéche ~ solubilizable bruldanc lolaledecroissant sta ~ nanteeroissant conditions ~ conc.lol.de ~ het sec) i `of the test (m ~ P) (m ~ / kS ~) .
Lead - ~; - - 6.11 343 Cadmium ~ 0 ~ 73 - 0.83 3 Zinc ~ - 0.93- 1.93 948 Cui ~ rc - ~; - - 1.S4 - 2 ~ 04 14150 Nici; el - ~ 4.23 - 4 ~ 73 1523 Chrom. ~ 1.00- 1 ~ 20. 1092 Chiorurcc ~ 4330 2050 () SUlr; ll ~ c. ~ - - 19 ~ i80 182 () () WO 93/2 ~ 716 2 i 1413 7pc ~ / FR93 / 0os43 , .....

TABLE 1 ~: Monitoring of leachate and rinse water during taiting slag dc S ~ laise II (SII) by the effluent - Rhône discharge.
_ _ Leachate rinse water parameters p ~ 7.5 7, I
: Résislivi ~ c (Ohm.cm ~ 94 925 COD mg 2/1 414 C OT m ~ / l 6 7 _ Elements Conc ~ in ~ a ~ ion mg / l 'ConcentraLion mgll ~

PJomb <0.010 (0.000) <0.010 (0.000) Cadmiurr 0.012 ~ 0.010 (0.000 Zinc 0.060 <0.050 ~ -) Copper 0.200 ~ 0.050 (-) Nickel 0.850 0.120 romc <0.010 (0,000) <0.010 (0.000) Calcium 1930 150 Chloride ~ 3940 250 ~ ~, limilcc dc detcction et (~ al- ~ urs brutes).

~ :: ::

:::
~:::

: ~

WO 93/2 ~; 716 PCI '/ FR93 / 00543 21 ~ 137 3 &

TA8LEAU 18: Monitoring of leachate and rinse water during the tr ~ itement scones of Salaise 11 ~ Sll) by CaC12 to lOgll.

Parameter ~ Leachate Rinsing water pH 7.2 7, ~
Rc ~ ic ~ c (Ohm.cnl) B ~ 1030 COD m ~ O ~ ll 407 35 CO .T m ~ /! 5 6 : ~
~: element ~ s conccnlralion m ~ ConCentraliOn m ~
~. ~
_ _ Lead <] (0 009) cO, O10 (0.001) C ~ dmium 0.011 ~ 0 010 (0 000) Zillc 0 ~ 060 <~ .0 ~ 0 (0.010) Cui ~ rc 0.150 <0 ~ 050 (0.030) icl; ~ l 0.710 <0.100 (0.060 Cllromc <0 ~ 010 (0.001) <(), 010 (0,000) C ~ lcium 2 ~ oO 171 Chll ~ rurc.c 49 ~; 300 millet ~ cd ~ d-it-? ~ tion ct (~ urs ~ rutcs).

~, ~

~ ~:

-. :::::: ~:, ~ ~:

: ~.
: ~

WO 93/2 ~ i716 PCI ~ / FR93 / 00543 `" ~: 114: 137 TAsLEA ~ 9: Follow-up of leachate and incipient water during the treatment of seies 521aise 11 (511) by KCI lM.

Leachate rinse water parameters pH 7.8 7.4 Satin-clad (Ohm.cm) saturated 107 COD mg 2 ~ - 3934 171 COT m, ~ 4 :;: Elements ConcentratJon mg ~ ConcentraLion mg / l ~
:::::
Pl ~ rnb 0.0 ~ cO, 0.0 (0.002) C ~ dmium 0.032 <O, Olt :) (0.000) zinc <050 (0.030) ~ 0.050 ~ 0.010) Copper Q, 210 c0.050 (0.010) Nic ~; ei 0.390 ~ 0.100 (0.080) Chromc ~ 0.010 (o.ob2) ~ o.olo (0.002) Calciun- 173 15 Chlorurcs _ 254 ~ 1 ~ 1 1770_ _ limited to detection and raw alcurs).

',:':
~ ~ `

: ::
:

WO 93/25716 2 11 ~ 13 7 4 0 PCI / FR93 / 00543 TAI ~ LEAI ~ ~ 0: TEST OF LIXIVIAT101 ~ `NOI ~ MALISE A ~ RES TREATED1 ~ T BY EFFLUEI ~ T-REJECT RHOI ~ 'E
SELF, '~ AGlTATiO ~' SALAISE 11 Slag (Sll) _ ~ __ _ _ _ Standard Features Norrnes Norrnes l`iormes valuation Class 1 ~ Class D ~ Public Works; c (TP) Solublc fraction i on dcche- seC) 1.9% <lOqc <5 ~ o <35'c Perlc au rcu ~ at 550C on 5CC) - <55C - <5 ~ o TOC (on scc) pH 8.51 <pH ~ 13 Dryness 63. ~%> 35 ~ 0 '' norms on slag before stabilization relating to fly ash from the incineration of urban waste Analytical follow-up of extruclions Quantity Norrncs Quantitc Norrncs arametres Icr 2èmc 3cmc lotalc extractcClass I (]) lotalc e ~ traitc TP on conlr ~ les sur Extrai ~ Extrajl Extractdudechcl ClasscU (2) dudéchclscc dcrhclsec lixi ~ iat _ _ _ hrul (m ~ / k ~ l (m2 / k ~) ~ mc / k ~) (rn ~
Odcu ~ inodorcir, lodorc inodorc - - - -Coulcur incolorcincolorcincolorc pH 6.4 7.3 7.7 Résislivitc (Ohrn.cm) 1110 3540 6130 COD (m ~ 02 / t) 0 0 ~ 5000 ~ () TOC (m ~ / l) 11 5 S 218 <104 (1) 1400 (2) 341 <1500 Volume (l) _ 1.000 1.000 l.OO () - ~

Conc.Conc. Conc. Quanlilc Normcs NonnesQuamitc Normcs E! Emenls dulcr du2eme du3cmc lolalccxlrailc Classcl Classcll tolalccxuailc TPsur CXlrail cxuail cxuaildu dcchcl brul (m ~ (m ~ lkg) du dcchct scc dcchel scc (m ~ e / ll (m, ~ (m, ~ / l) (m, clk ~? (m, ~; ~ ~ (m ~
Ptomb ~ I), Oi () <0.01 () <0.010 <0.30 <lou <3U <0.47. <1 Cadmium <0. () 10c (), O10 <O.QIO <0.30 - <50 c ~; co, i ~ 7 <l Zinc ~ <0.05 () <0.050 ~ (). 050 <1.5 () <500 - <2.35 Cui ~ rc; 0.06 () <0.050 ~ 0.05 () 0.60- 1.6 () - <20 0. ~ 4 2.50 '-Nickcl ~ 0.160 <0.050 <0.050 1.60 - 2.60 <100 - 2.50 - 4.UO
Chron ~ c ~ <0.010 <0.010 cO, O10 <0.30 <I (? U - <0.47 <l Mcrct ~ r- <0.001 ~ <0.001 <0.001 <0.0 ~ <1 () <0.2 <0.04 <0.
Cyanutcs NDG ND NIS ~ 10 AJscnic <OPI () <0.01 (~ <U.OI () <0.3 () <lO <''<Oi ~ 7 c2 ChloTurcs: 59 9 4 7 ~ 0 - <lUOOO 1127 Sulale ~ 32 ~ - 81 38 4 ~ 50. - - 69fi ~; <70 () 0 ~ 'Nl): nondosablc Consistency with s ~ lYbilisaliQn Componcnlcnl Quanlilés Quanlitcs solubilizable polcnlieliemcn elements Dissolution Solubilisalion Sulubilisalion Solubilisalion dudcchubrutin solubilisable olalcdccroissanlc sla ~ nanlc crolssanlc Ics condilions ~ conc.tol.dcchclscc) from lesl (m ~) (m ~ / ke) Cui ~ rc - ~ - 0.60- 1.6 () 13R74 Nicl; cl - ~; - 1.60 - 2.60 146R
Chlurllrcs. ~; 72 () 2050 () sulr3lc ~ ~ 4 ~ () 182 () (!
, ~.

WO 93/2 ~ 716 4 1 2 1 ~ 4 1 ~ ~ PCI` / FR93 / 00543 ~ BLEAU 21: TEST OF LIXIVIAT10 ~ '~' ORMALIZED AFTER TREATMENT ~ .'T BY EFFLUEr ~ 'T Rl: CONSTITUTED ~:
(CaCI ~ a 10 ~ il) UN AGITAT10 ~ ' SALT slag (S 11) Characteristics Rcsullats Standards Standards Aioration standards Waste class 1 ~ Class 11 t ~ Public works (TP3 _ _ _ _ Soluble fractlon (on dry waste) 1.4qc <lO ~ c e5% <3 ~ / c Fire bead (at 550C on scc) - c5 ~ c <5S-c TOC (~ ur scc) - -pH 7.8 4 <pH <13 - -Siceile 66 ~ o> 35 ~ c relating to standards on standards before stabilization relating to eendres volanles psovenam de I inCinéralion de ~ urban waste Analytical analysis of the reactions Quantity Norrnes Quanu ~ e Norrnes I> arameters I 2nd 2nd lotale eXtraileClass I (I) ~ otale extJaileTP su ~
control ~ on E ~ traj ~ Extraul Exuail dudeehe ~ Class II (2) dudeehelsee déehelsee lixi ~ iat bru ~ (mrfk ~) (mr ~ kr) (mr / ke ~ (m ~
Odu ~ r odorless odorless isK dore Color colorless colorless colorless pH 7 0 7.3 7.8 ; ~ Resistivity (Ohm em) 1] 90 3420 6210 COD ~ m ~ 02/1) () 7 () 70 <5000 (1) 105 TOC (m ~ ll) 9 5 4 180 <104 (1) / 400 (2) 270 ~ 1500 Volume (1) 1,000 1,000 I.OOû - - -Conc Conc Conc Quanti ~ c Standards Quanlite Standards Standards Elements ~ ne 3rd ~ otaleexuaj ~ e ClasselCJassell totalextraite TPsur would have had extra gross waste (mg / l; ~ (m ~ / kg) of deehel s waste se-(rn ~ / l) (mrli) ~ (! n ~ / li (m ~ / kr) (m ~ (m ~ / l; ~) Piomb ~ <0.01 () <0.010 eO O 10 <0 30 <1 () 0 <30 <0.45 <15 Cadrnium eOOi () ~ (j. () L () <0. () 1 () <U30 ~ 50 <5 <045 <1 i! inc ~ <005 (~ <0 05 (1 <005 () eI 5 () ~ 5 () 0 <.25 Cui r: e0.050 <0.050 <005 () <1.5 () - <20 e 25 iiekcl 015 () 0. () 6 () eO.050 21 () - 2.6 () ~ 100 - 3 14 - 3.90 Cluom- ~ O.OIU <0 010 <0.01 () <0.3 () <100 - <0 45 <1 tereure <0 001 eO OOI ~ 0 () () 1 <(1 03 <11) <(). <() W ~ 0.2 Cyanides ND ND ND - <10 - -Arsenic ~ eO OI () <0 010 <0.010 <0.30 <10 <2 <0.45 <2 Chionlres 101 13 5 119 () - <10,000 1,783 Sulfates 290 82 ~ 4} 10 - - _ 6159 <7000 not dosablc Con ~ por ~ ement ~ solubilization Con1l ortenlelll Quanliles Quanliles ~ i; solubilizable politically ment ~ iVissolution Solubilisal on Solubilisalion Solubilization of waste bsul darLs solubilisable lolalCdeesoissanlesla ~ nanlecroissanle the condilions (conc lol dechel sec) from ICSI (mr / krl ~ mr / kr) :
I iekel - ~; - - 210 - 2.60 146 ~
Chlorides - ~; - - 119 () 20 5 () () SUlr.lle. ~; - - 41 1 () 1X ~
__ WO ~ 3/25716 PCT '/ FR93 / {ltQt543 TABLEAI; 22: TEST aE L1 ~ 2V ~ ALlSE AFTER TREATMENT ~ T BY KCL lM UNDER AGITAT101 Seories of SALAISE (S 11) -Carileteristics Resul ~ aLs Standards Standards Standards Valuation Class I deehet class I ~ Class II ~ Public works ~ TP) Soluble fraetion (on dry dechel) 1.59c <10% ~% <3%
Loss on receipt (i 550C on dry) <5 ~ O c5c ~ c TOC (on dry) pH 7.8 4 ~ pH <13 Sieeilc 68.2%> 35%
'~ relating to standards on standards before stabilization ~ rela ~ ives to eendres volarttes provanl from the incineration of urban waste S ~ ivi analytiq ~ -c cxtra ~ tions _ Quantile Standards Quanlilc Norrnes P; ~ rDmeters ler 2nd 3rd total extract Class 1 (l) lolale extraile TP on eontroles on Exlrail Extrail Exlrail dudéehel Classen (2) dudéehelsee déehe ~ sec _lixiviat _ _ brul (mr / ke) (mr / k, r) (m / k ~ ~! mscllce Odor odorless odorless odorless Color uleoloreineolorc yellowish pH 7, 4 5 7, 4 7, 3 Rcsislivilc (Ohm.cm) 783 2990 5460 COD (m ~ O211) 54 7 41 1020 <5000 (1) 1496 COT ~ m ~ / l) 6 4 3 130 <104 (1) 140o (2) 190 <1500 Volume (11 1.00 ~) 1,000 1,000 Conc Conc. Conc. Quanlile Standards Standards Quamitc Standards Element ~ s duler du2ème du3eme tota] eeXUaile Classel Classell lotaleextrailc TPsut exlrail exuail exuaildu de, chet brut (mslkg) (mg / kg) d ~ deehel see déehel sec (rn A ~ (m ~ (mr / l) (mrJlcr) _ _ fm ~ kr) (m ~ / krt PIamb ~ ~ <0.010 <0.0} 0 <0.010 <0.30 <100 <30 <044 <15 Ca ~ nium <0.010 ~ 0.01 () <0.010 <0.30 <50 <5 <0.41 <1 Zine <0.050 <0.05 () e0.050 <I, S0 <500 - ~, 0Culv ~; <0.05 (J <(). 051) <0.05 () <1.50 <20 <,, 20 lickci 0.070 <0.05 () <0.05 () 0.70 - 1.70 <100 - 1.02 - 2, ~ 19 Chromium <0.01 () <0.010 e0, f ~ 10 <0.30 <100 - <0.30 <I
Mcreurc ~ 0.001 e0.001 <Q001 ~ 0 ~ 03 <10 ~ 0.7 ~ 0.04 <0.2 CYanurcs ND ND ~ IU
Atscnic <0.010 <0.010 <0.010 ~ 0.30 <10 <. 0 44 ~ "
Chlotures 165 "5 7 1970 - ~ 10,000 288 ~ -Sulfal ~ ~ ~ 12 ~ 5 ~ 3 (~ _ _2m () 303 ND: not dosable Comporrcmenr à les sols ~ bilis (lrion :: ~ ~::: ~:
Composlemcn (Quanliles Quantitcs ~; solubilisab3es po ~ enliellement Element.sl ~ lssolulion Solubilisalion Solubilisalion Solubilisalion dudéchetbruldans solubilisables ~ lCd ~ croissanLc slarnanlc erolssanle Ies eondiLions ~ conc.lol.dechel sec ~
from lCSI ~ m ~ (metkr ~
_ I ~ ic ~; el - X - - U, 70- 1.70 1468 Chlorides - ~ - - 197 () 20S00 Sul ~ - 2 () 7 () I X '? () (~

WO93 / 25716 43 '~ 4 ~ 3 ~ PCr / FRg3 / 00543 TAI ~ LEAIJ2 ~ 1 VE l, l ~; IVIATIO? ~ I ~ OR ~ 1ALISE ArRES TI ~ ME ~ EFFLUE ~
ETI ~ 'DE D ~. THE STA ~ tlLlTE
~ icories of S ~ L ~ ISE (Sll) Characteristics Results Norms Norms Norms ~ alonsationph ~ sic of waste Class I ~ Class n ~ Public works (TP) Soluble fraction (surd ~ chcl scc) 0 ~ 9% <] 09O <5 ~ o <3 ~ c Pearl fire (at 550C on sc ~) - <5% - <S ~ c TOC (on dry) pH 7.5 4epH ~ 13 Sicci ~ e 95%> 359c _,. . .
slaves with slag standards before stabilization relals to the ash vol ~ mes from the incineration of urban waste Anal follow-up ~ tigue des e ~: t ~ acrions .
Quanti ~ e Standards Quanlilc ~; ormcs Pararnetres IL7 2nd 3èmclotale exrraile Class l (l) lolale exuailc Tl 'sur checked on E ~ urai ~ Exuail Extraildudechcl ClasseM (2) dudechelscc dcchclscc lixi ~ iDt _ _ brul (m / k ~) (m, e / lc, ~) (m, e / ~; e ~ (m ~
~ dcur inL ~ orc modorc odorless - - - -Color incolorcincolorc incolorc - - - -pH 7, ~ 7.4 7.6 Résislivi ~ é (Ohm.em) 1277 3fiS3 5555 COD (m ~ {) 211) 4X ~ 8,640 <5000 (I) 673 TOC (ml / l) 'i 3 3 110 <] o4 (l) / 400 (2) 116 clS00 Yolume (I) ~ 1.000 1.000 _I .00V

Conc. Conc Conc Quan ~ i ~ cNorrnes Nonnes Quami ~ c Norrnes ; Elementsduler du2cmc du3cme ~ o ~ aleexuai ~ e Classel Classell ~ o ~ aleextrailc TPsur exuailexuexlraildu deche ~ brul (m ~) (m ~) du dechel scc dechcl scc 3 ~ ~ m ~ / l) (m ~ / l) (m ~ ni ~; - ~) (m ~ / kc ~ (m ~ / ~; e ~
Plomh <0.01 () <(). Vl0 <0 ~ 010 ~ 0.3 () <100 <30 <0.31 <I ~
Cadmium <0.0l () <(). () ll) <0.010 <(), 3 () <50 <5 <l) .31 <1 Zinc ~ ~ 0.05 () <0.050 <0.050 <1.50 <50 () - <I.SX
Copper ~ <0.050 <(). 05 () <0.050 <1.50 - <20 <l.SX
licl ~ el 1 ~ .1300.07 ~) V, 05 () '~ .30 ~ 100 - 2.4 ~ -Chsomc <0.01 (i ~ 0, () 1 () <0.VI () <0.30 ~ lV0 <0.3] <l Mcrcurc <0 001 <() ~ 001 <0.00l <0.03 <I () <0.2 <0.03 <0, ~
Cyanurcs t ~ D N13 I ~ <] 0 Arsenic eV, 01 () <I). () L () <(). VI () <(). 30 ~ 10 <2 <0.3] ~ 3 Chlorides Sl ~ 4 ~ 4 () - <l0000673 Sui ~ ale ~ 24 () 6X 3X: 4 ~ () - - - 3 ~ 4 "<700 () ND: not dosablc ~; Comporl ~ m ~ nr a la solubilisaJion , omponemcnl Quan ~ Quanlilcs Islands solubilizable po ~ cnliellcmcm ~ lement ~ L ~ issolulion Solubilization Solubilisalion Solubilisalion dudechetbruldans solubilisable 0 ~ 31cdccroissanle sla ~ nan ~ c -roissant Ies condi ~ ions (conc. ~ Ol.dechel scc) : ~ du Iest (mPlkr) ~ mr l ~; r ~
I ~ iic ~; cl - ~; - - ''. 3 () 14 (~
Chlor Ircc ~ - 640 ''05 () () Sulfalcs ~ - - 346 () 1 ~ '~ 2 (~ tl _, WO93 ~ 25716 PCT / FR93 ~ 00543 21i ~ i37 However - and according to an additional provision preferred of the invention-- we proceed to biosorption prerequisite of C2 ~ metals out of these leachate. Indeed, these metals are found in a form very accessible to a number of biosorbents. In other words the sPlon 1 process invention is advantageously completed by an additional step of metal biosorption leached out of treated slag, as has been described above.
In this regard, it is recalled that biosorption is the sequestration of metal ions by solid material of natural origin. This general term includes very diverse mechanisms: ingestion of particles, active ion transport, complexation, adsorption and inorganic precipitation on the biosorbent.
Biosorbent Vn whose use paralt particularly advantageous is chitosan.
Chitosan is the main derivative of chitin (poly N ~ acetyl D-glucosamine). It's a polymer saccharide consisting of a long polymer chain 1 linear to glucosamine units, linked by bridges

4) glucosidiques.
Peu prasént dans la nature, le chitosane est ob~enu par désacétylation de la chitine/ elle même extraite de 1'exosque1ette~ de crustaces, myriapodes et autres arthropodes voire de microorganismes, les champignons.
De là diversité des sources de chi~ine, il decoule une grande : variété des qualités potentielles du chitosane.
Le taux de desacétylation ~llant de 80 à lO0 % et la masse moléculaire moyenne de 5.000 a l.000.000 ont pour conséquence la possibilite de fixer turbidité~ viscosité
et solubilité des solutions. Cette solubilité du : ~ _ ,....... .

WO93f2~716 11413 7 PCTfFR93/00~43 chitosane, avec un faible degré de N-acétylation, n'est obtenue qu' en milieu acide dilué dans la gamme de pH c ~.
Elle est liée à la présence de fonctions amine sur le C-2 des unités glucosidiques t conférant à ce polymère un comportement de polybase faible.
Plusieurs auteurs admettent que l'utilisation du chitosane dans le traitement des eaux est en effet une voie d'avenir. Un produit semble être actuellement développe en Europe dans ce sens, il s'agit de PRO FLOCTM
(Protan). Ses caractéristiques sont les suivantes flocQns/poudre ; forme amine libre (-NH2), purete moyenne. Au Japon, le chitosane (chitosan beads, Fujibo Inc, Shizuoka) est utilisé dans le traitement des eaux domestiques et industrielles. Une autre forme de chitosane utilisable (qui a été utilisé dans les essais ,:
préliminaires rapportés ci apres) est le chitosane SIGMAR
(ref:C.0792).~ Mais d'autres biosorbants peuvent etre utilisés en lieu et place du chitosane. On pourra par : exemple avoir recours a certains des biosorbants dentifiés ci-apres. Leurs caractéristiques de ::: biosorption ne coïncident pas toujours avec celles du chitosane. L~ choix du biosorbant le plus approprié
résultera souvent es teneurs des lixiviats ohtenus par : application de la première partie du procede selon l'invention aux scories qui étaient a trait r.
Des essais preliminaires ont ete effectués avec `differents biosorbants aptes à fixer des métaux : chitine SigmaR (réf: C.3387), chitosane SigmaR (réf:C.0792), iomasse fongique aux parois constituées de chitosane (Rhizopus arrhizus), biomasse bacterienne ~Z~ogloea " , ~ ramigera~ et de farine de plume.
, éthodologLe:

::
:

W093/2~716 PCT/FR93/~0543 ~1-14~3'~l Dans des flacons plasma de 250 ml, nous introduisons lO0 ml d'une solution saline (Cobalt : Co(N03)2 ou Chrome : Cr(N03~2, 9H20 ou Cuivre : CuS04, 5H20 ou Zinc :
ZnS04, 5H20 ou Cadmium : 3CdS04, 8H20 ou Plomb :
(Pb(N03)2 à lOOmg/l ajustee à pH 4,0 et 100 mg de biosorbants (soit lg/l) en l'état ou broyé.
L'incubation est réalisee à 25~C sous légère agitation; Les prélevements sont réalisés apres 3, 6, 12, 24, 48 et 72 heures de contact.
L'analyse des élements en solution est effectuee par spectrophotométrie d'émission plasma, Les figures 4 à 9 fournissent des courbes relatives, aux cinetiques d/adsorption respectivement du plomb, du cuivre, du chrome, du cobalt, du zinc et du cadmium sur différents biosorbants 7 Les sels suivants ont été respectivement mis en oeuYre :
- nitrate de plomb (figure 4~, sulfate de cuivre (figure 5), nitrate de chrome (figure 6), nitrate de cobalt (figure 7), - sulfate de zinc (figure 8), sulfate de cadmium ~figure 9).
Les figures sont représentatives des variations respectives du metal absorbé ~en ~ de la teneur initiale sur l'axe des ordonnPes) en fonction du temps ~en heure [H]) sur l'axe des abscisses.
Résultats:
En choisissant des conditions initiales peu favorables a la biosorption (pH initial :4,0), les différents metaux testés à raison d'un rapport pondéral sel/biosorbant de 0,1 ont donne les résultats suivants :

~:

- le plomb est rapidement fixe par Zoo~loea rami~ra à
raison de 75 % en 5 heures ; la chitine et la farine dP
plume l'accumulent jusqu'à 30 % puis la fixation s'arrête pour la suite de la cinétique. R . arrhizus f ixe régulièrement ce metal pour atteindre 80 % au bout de 72 heures.
Le chitosane ne semble pas i~mobiliser le plomb dans les conditi.ons de l'expérience (figure 4).
: - le cuivre a un comportement très voisin à l'egard de : : la chitine, des biomasses fongique et bacterienne et les :~: farines de plume ; son immobilisation avoisine les lO %
et reste pratiquement constante. Le chitosane est le ~ -meilleur adsorbant du cui~re et prend une teinte coloree :; en sa presence, S0 % de sulfate de cuivre sont chélates en 72 heures (figure 5).
seul, :le chrome presente une affinité pour le ~.
chitosane et:son adsorption atteint 6 % en 72 heures d'incubation (figure 6).
le cobalt présente un profil d'adsorption et de desorption alternees pour l'ensemble des biosorbants testes. Le:pourcentage fixé varie entre 2 et ~ % (figure le zinc présente une bonnP affinité pour Rhizopuc arrhizus et le chitosane (lO % adsorbes en 72 heures d'incubation~ Les autres polymeres ne chélatent le zinc ni aux conGentrations choisies, ni aux paramètres fixés gfigure 8~.
le cadmium est fixe par le chitosane à raison de 20 ~ apres 72 heures d'incu~ation. Les autres ~issorbants n'accumulent pas ce metal (flgure 9).
il résulte de l'examen comparatif des courbes sus-indiquées que l'on peut par le choix des biosorbants : ~:
~utilisés dans ces essais preliminaires, falre face au :, .
~:

WO93/25716 PCT/FR93~00543 211~ 7 4$
traitement de tous lixiviats obtenus résultant des traitements des scories par une solution contenant des ions chlorures, quelles que soient leurs teneurs respecti~es en métaux polluants.
On peut d'ailleurs remarquer que certains des biosorbants utilisés peuvent être peu actifs dans certaines conditions, mais le devenir dans d'autres. Tel est le cas, par exemple, pour le chitosane à l'egard du plomb et du cuivre.
Certains des biosorbants sont d'un intérêt tout particulier, notamment lorsqu'ils peuvent être régenéres.
A cet egard, le chitosane est d'une ef f icacité
particuliére. Les essais brièvement rapportés ci-après temoignent de la capacité du chitosane à être régeneré
par un traitement avec un réactif d'échange ou un acide.
Un autre parametre peut nota~nent résider en la mise en présence de plus grandes quantités de biosorbants vis-a-vis de I'elément à extraire. Tel est aussi le cas pour le plomb : et le zinc. Dans le conditions de l'experience effectuée comme indiquee ci-après, la quantité de plomb absorbée peut croitre considPrablement lorsque la proportiQn relative du biosorbant s'accroît vis a-vis de la concentration en metal à adsorber.
Yéthod oqle~:
Dans des flacons de 250 ml, on int~odui~, d'une part, 100 ml de~solution saline (metaux testés : CuSO4, 5H2O ; ZnSO4, 5H20 ; CdS04, 8H2O ; Pb(NO3)2 ; NiSo4~
6H2O), soit ajustee à pH4,0 ~avec l'acide correspondant à
la base conjuguée), soit laisse à son propre pH, et d'autre part, respectivement 100, 200, 400 et ~00 mg de chitosane. Apres 24 heures d'incubatio~ à 25C SGUS
legere agitation, la preparation est cen~rifugée et 20 ~1 du surnageant sont prélevés pour dosage au WO93~25716 PCT/FR93/00543 211 413~

spectrophotomètre a émission plasma. Le culot "800 mg"
est conservé pour mesurer la désorption.
Sur celui-ci, 20 ml d'eau distillée sont ajoutés puis l'ensem~le est agite pendant l heure avant d'être ce~trifugé. Le surnageant est analysé et le culot repris dans une solution de sulfate d'ammonium 0,1 M et/ou d'acide chlorhydrique lN. Après une nouvelle agitation, on renouvelle l'analyse du surnageant.
Resultats:
Le cuivre est 1'élement qui présente la meilleure affinite vis-a-vis du chitosane ; a~ec un rapport sel/biosorbant de 0,8 la chélation du metal est pratiquement complete en 24 heures de contact. la ~aleur du pH initial ne semble pas influer sur les capacites fixatrices du biosorbant, cepend~nt son pouvoir basique tend à orienter le pH du milieu vers des valeurs voisines de 7 ou la competition pour les prot~ns devient moindre.
La desorption à 1'aide du sulfate d'ammonium est aible prouvant ainsi que le métal fixé est difficilement échangeable. La modification du pH par ajout d'acide chlorhydrique tend a ioniser les groupPments intervenants et conduire au relargage du metal chélaté. N'ayant pas pris en compte les pertes au cours de l'experimentation, le pourcentage d~ recuperation avoisine les 80 %. Par ailleurs, l'acide chlorhydrique utilisé pour deplacer l'équilibre de la réaction semble alterPr la structure du chitosane car une legère désagrégation du produit à été
constatée. D'après les données de la litterature, l'acide sulfurique pourrait être efficace pour deplacer l'equilibre chimique de la reaction sans solubiliser le chitosane.
Le zinc, autre élement teste, présente une affinité
moindre comparée au cui~re et son pourcentage de fixation WO93/2~716 PCT~FR93/00~3 2iI4137 ``~

atteint 60 % en 24 heures pour un rapport sel/biosorbant de 0,8. Le pH du milieu évolue de façon id ntique aux expériences avec le cuivre.
La désorption à 1'eau semble être un lavage plutôt qu'une désorption active. Le zinc est légerement échangeable mais la mobilisation devient effective par addition d'acide.
Parmi 1P-S eléments testés, le cadmium a un comportement similaire au zinc, son degré de fixation atteint 60 % en 24 heures pour un rapport sel/biosorbant ident~que.
Avec le réactif d'échange, le cadmium est fortement désorbé ; sa desorption devient totale par ajout d'acide ch}orhydrique. L'emploi d'acide comme seul réacti~ de désorptiQn ne semble pas suffisant pour extraire la totalité du métal fixe.
, Le plomb est adsorbé à raison de 91 % pour un : rapport sel/biosorbant de 0,8, Ce métal est faib~ement échangeable, il est en contre partie mobilisé par ajout d~'acide chlorhydrique.
Le nickel presente une affinite moindre pour le chitosane, son pourcentage de fixation atteint 60 % en 24 heures pour un rapport sel/biosorbant de 0~8. Sa :désorption est effective (78 %) suite au deplacement de : l'équilibre reactionnel par ajou~ d~acide chlorhydrique.
: : Les résultats obtenus permettent d'envisager l'industrialisation de l'étape de biosorption des metaux i polluants -contenus dans les lixivi~ts obtenus au terme des étapes "d'inertisation" des scories initiales.
La figure 10 est un schéma de principe d~un dispositif industriel qui peut être ~nvisagé a cet effet.
Les lixiviats seront dirigés vers un réacteur contenant le chitosane ou vers un dispositif mixte comprenant dans WO93/2~716 PCT/FR~3/00543 21~ ~L37 un réacteur sépare ou en melange un autre biosorbant (e.g. biomasse stabilisee). Celui-ci sera muni d'une boucle de recyclage dans le but d'obtenir une epuration complète des eaux. Ces eaux dépourvues de métaux pourront être rejetees en rivière ou éventuellement recyclées comme eaux de rinçage des scories.
Par analogie aux résines échangeuses d' iOhS, le ; chitosane sera regénéré par désorption des metaux à
l'aide d'un éluant acide, opération e~entuellement suivie d'un reconditionnement du biosorbant par ajout de soude.
La régenération sera effectuee en alternance sur l'une des chaînes de traitement (voie I ou II). L'éluat acide sera dirlgé vers un bassin de stockage avant une solidification ultime mais la récupération des métaux et le recyclage des eaux pourra être envisagé
ultérieurement.
es resultats très semblables peuvent etre obtenus avec diautres biosorbants, par exemple avec des biomasses fongiques (particulierement efficaces pour le traitement 3~ des lixivlats calciques~.
Traitement des lixiviats par les biomasses fonqiqUes Conditions opératoires Les tests de biosorption sont realises sous ayitation pendant 2 heures à 25C et sans controle de pH.
; lO0 ml d'un effluent de composition voi~ine des lixiviats de scories~ sont mis en présence de 50, lO0 ou 250 mg de biomasse fongi~ue (Rhizopus arrhizus) culti~ee en laboratolre. Le dosage des élements mineraux est alors effectué sur les solutions obtenues apres filtration sur des membranes millipore de diametre 3 m puis 0,45 m.

: ~

::

WO 93J2~716 PCI/FR93~00543 211~:L3~`~ 52 Résultats Les resultats consignes dans le tableau 24 et la figure 11 montrent que Rhizopus arrhizus est particulièrement efficace pour éliminer dans une matrice calcique des métaux lourds a 1'état de traces.
Traitement des lixiviats (figure 12) Dans la pratique, les effluents ou lixiviats peuvent être tra~tes en continu dans un dispositif comprenant un bain agite alimente avec les effluents à traiter et la biomasse et un decanteur pour la séparation solide/liquide. Les surnageants liquides sont éliminés et les matières solides (biomasses) sont, soit recyclées à
l'alimentation des lors qu'elles ne seraient pas encore saturees en métaux, soit à une purge lorsqu'elles sont saturees. Elles sont alors concentrees (déchet ultime) et, eventuellement détruites, par exemple par incinération, ou solidifiees, par exemple par vitrification en vue de leur stockage.
: Le tableau 24 est representatif des resultats obtenus. La figure 11 fournit une illustration des , ~
résultats obtenus dans des essais faisant intervenir trois différentes concentrations en "Rhizopus arrhizus"
(etude de l'adsorption de differents métaux ccntenus dans des effluents. Calcul du pourcentage d'élimination et intervalle~ de confiance à 5 % après un contact de 2 heures sous agi~ation en presence de Rhizopus arrhizus).

W093/25716 ~ 13 7 PCT/FR93/OQ543 Tableau 24: Biosorp~ion des métaux lourds. Et~de de la CC~mpQsition des effluents avant et après k traitem~nt sur l~s biom~ss~s fongiques. 3 r~pétisions par essai. Concentration en ~lg/l e~
int~rvalle de confiance à 5%~

Rhii~opus Rh~z~pus Rhizopus (SOmg) llOOmg) (250mg~

ararnètres Concentration C~ncentration Concentration Concentration inihalefinale finale finale Pb(,~l~;/l) 15 5+1~ 3~2 2+1 Cd(~l~/li 40 32+0 20+114+13 Zn~g/l) 6~ 210+0 100+0~0+0 Cu(~l~/13 40 10+0 20+020+0 30 + 0 30 * 0 20 + 0 Cr (~
C~ (~/1) 2,70 2,7~ 2,732,71 _ _ _ _ _ coT (m ~ 13,7 + 1,9 19,7 _3 9 32,8 t 3 ~
u;i d~ dcsc~cnon cn ~gtlpour Ics clcments mlnéraux dosés: Pb~2:~: CdclO; Zn <~O: Cu<~U; NI<lUO; Cr<lO.
; L'ensemble de ces resultats témoigne de façon é:loquente:de l'ef~icacit~ de l'ensemble du procédé selon 'invention. Le~schéma de princip~ de l'un de ses modes préférés~de mise en oeuvre apparait a la figure 13.
en resulte donc de e :qui précède que le procédé
selon l'invention conduit à des résidus de cvmbustion qui,: apres~traitement, sont conformes à la définition du déchet lr.ert~e européen etjou conformes aux valeurs conduisant a un produit valoxisable en travaux publics.
: D~autre part, la fraction mobile des métaux lourds conteinue:initialement dans les résidus a eté concentrée dans une masse très nettement inferieure à la masse initiale de scories.
: Enfin le traitement ne conduit pas a un transfert de pollution dans le milieu naturel.

-"
4) carbohydrates.
Not very common in nature, chitosan is ob ~ enu by deacetylation of chitin / itself extracted from The exoskeleton of crustaceans, myriapods and others arthropods or even microorganisms, fungi.
From there diversity of sources of chi ~ ine, it follows great: variety of potential qualities of chitosan.
The rate of deacetylation ~ llant from 80 to 10% and the average molecular weight of 5,000 to 1,000,000 consequence the possibility of fixing turbidity ~ viscosity and solubility of solutions. This solubility of : ~ _, ........

WO93f2 ~ 716 11413 7 PCTfFR93 / 00 ~ 43 chitosan, with a low degree of N-acetylation, is not obtained only in an acid medium diluted in the pH range c ~.
It is linked to the presence of amine functions on C-2 glucoside units t giving this polymer a weak polybase behavior.
Several authors admit that the use of chitosan in water treatment is indeed a way of the future. A product seems to be currently is developing in Europe in this sense, it is PRO FLOCTM
(Protan). Its characteristics are as follows flakes / powder; free amine form (-NH2), purity average. In Japan, chitosan (chitosan beads, Fujibo Inc, Shizuoka) is used in water treatment domestic and industrial. Another form of usable chitosan (which was used in testing ,::
reported below) is the SIGMAR chitosan (ref: C.0792). ~ But other biosorbents can be used in place of chitosan. We can by : example use some of the biosorbents dentified below. Their characteristics of ::: biosorption does not always coincide with those of chitosan. Choosing the most appropriate biosorbent will often result from the leachate contents obtained by : application of the first part of the process according to the invention to the slag which was related r.
Preliminary tests have been carried out with `different biosorbents able to fix metals: chitin SigmaR (ref: C.3387), chitosan SigmaR (ref: C.0792), fungal iomass with walls made of chitosan (Rhizopus arrhizus), bacterial biomass ~ Z ~ ogloea ", ~ ramigera ~ and feather meal.
, METHODOLOGY:

::
:

W093 / 2 ~ 716 PCT / FR93 / ~ 0543 ~ 1-14 ~ 3 '~ l In 250 ml plasma bottles, we introduce 10 ml of saline solution (Cobalt: Co (N03) 2 or Chromium: Cr (N03 ~ 2, 9H20 or Copper: CuS04, 5H20 or Zinc:
ZnS04, 5H20 or Cadmium: 3CdS04, 8H20 or Lead:
(Pb (N03) 2 at 100 mg / l adjusted to pH 4.0 and 100 mg of biosorbents (either lg / l) as is or ground.
Incubation is carried out at 25 ~ C under slight restlessness; The samples are taken after 3, 6, 12, 24, 48 and 72 hours of contact.
The analysis of the elements in solution is carried out by plasma emission spectrophotometry, Figures 4 to 9 provide curves relative to the adsorption kinetics of lead, copper, chromium, cobalt, zinc and cadmium on different biosorbents 7 The following salts have been respectively introduced work:
- lead nitrate (Figure 4 ~, copper sulphate (Figure 5), chromium nitrate (Figure 6), cobalt nitrate (Figure 7), - zinc sulfate (Figure 8), cadmium sulfate ~ Figure 9).
The figures are representative of the variations respective of the absorbed metal ~ en ~ of the initial content on the ordinate axis) as a function of time ~ in hours [H]) on the x-axis.
Results:
By choosing initial conditions little favorable to biosorption (initial pH: 4.0), different metals tested at a weight ratio salt / biosorbent of 0.1 gave the following results:

~:

- lead is quickly fixed by Zoo ~ loea rami ~ ra à
75% right in 5 hours; dP flour and chitin feather accumulate up to 30% then fixation stops for the rest of the kinetics. R. arrhizus f ixe regularly this metal to reach 80% after 72 hours.
Chitosan does not seem to mobilize lead in the conditions of the experiment (figure 4).
: - copper has a very similar behavior towards :: chitin, fungal and bacterial biomass and : ~: feather meal; his immobilization is close to 10%
and remains practically constant. Chitosan is the ~ -best adsorbent of cui ~ re and takes a colored hue :; in its presence, S0% of copper sulphate are chelates in 72 hours (Figure 5).
only,: chromium has an affinity for ~.
chitosan and: its adsorption reaches 6% in 72 hours incubation (Figure 6).
cobalt has an adsorption and alternate desorption for all biosorbents test. The: fixed percentage varies between 2 and ~% (figure zinc has a good affinity for Rhizopuc arrhizus and chitosan (10% adsorbed in 72 hours incubation ~ Other polymers do not chelate zinc neither to the chosen concentrations nor to the parameters set gfigure 8 ~.
cadmium is fixed by chitosan at a rate of 20 ~ after 72 hours of incubation. The other ~ sorbents do not accumulate this metal (flgure 9).
it results from the comparative examination of the above curves indicated that one can by the choice of biosorbents : ~:
~ used in these preliminary tests, facing the :,.
~:

WO93 / 25716 PCT / FR93 ~ 00543 211 ~ 7 $ 4 treatment of all leachates obtained resulting from treatment of slag with a solution containing chloride ions, whatever their content respecti ~ es in polluting metals.
We can also note that some of the biosorbents used may be weakly active in some conditions, but become so in others. Phone is the case, for example, for the chitosan with regard to lead and copper.
Some of the biosorbents are of great interest particular, especially when they can be regenerated.
In this regard, chitosan is effective particular. The tests briefly reported below testify to the ability of chitosan to be regenerated by treatment with an exchange reagent or an acid.
Another parameter can notably reside in the setting in the presence of larger amounts of biosorbents vis-à-vis the element to be extracted. This is also the case.
for lead: and zinc. In the conditions of the experiment carried out as indicated below, the amount of lead absorbed can increase considerably when the relative proportion of the biosorbent increases with respect to the metal concentration to be adsorbed.
Yéthod oqle ~:
Int 250 ml bottles, one int ~ odui ~, of a hand, 100 ml of ~ saline solution (metals tested: CuSO4, 5H2O; ZnSO4, 5H20; CdSO4, 8H2O; Pb (NO3) 2; NiSo4 ~
6H2O), or adjusted to pH4.0 ~ with the acid corresponding to the conjugate base), either leaves at its own pH, and on the other hand, respectively 100, 200, 400 and ~ 00 mg of chitosan. After 24 hours of incubation at 25C SGUS
slight agitation, the preparation is cen ~ rifugée and 20 ~ 1 of the supernatant are taken for assay at WO93 ~ 25716 PCT / FR93 / 00543 211,413 ~

plasma emission spectrophotometer. The "800 mg" pellet is kept to measure desorption.
On it, 20 ml of distilled water are added then the whole is stirred for 1 hour before being this ~ tampered with. The supernatant is analyzed and the residue taken up in a 0.1 M ammonium sulfate solution and / or 1N hydrochloric acid. After another agitation, the analysis of the supernatant is repeated.
Results:
Copper is the element with the best affinity for chitosan; with a report salt / biosorbent of 0.8 the metal chelation is practically complete in 24 hours of contact. the ~ aleur of the initial pH does not seem to affect the capacities fixative of the biosorbent, however its basic power tends to orient the pH of the medium towards similar values 7 or the competition for the prot ~ ns becomes less.
Desorption with ammonium sulfate is weak proving that the attached metal is difficult exchangeable. Changing the pH by adding acid hydrochloric acid tends to ionize the intervening groups and lead to the release of chelated metal. Do not have taken into account the losses during the experiment, the recovery percentage is around 80%. By elsewhere, hydrochloric acid used to displace the balance of the reaction seems to alter the structure of the chitosan because a slight disintegration of the product was noted. According to literature, acid sulfuric could be effective in moving the chemical equilibrium of the reaction without dissolving the chitosan.
Zinc, another element tested, has an affinity less compared to cui ~ re and its percentage of fixation WO93 / 2 ~ 716 PCT ~ FR93 / 00 ~ 3 2iI4137 '' ~

reaches 60% in 24 hours for a salt / biosorbent ratio 0.8. The pH of the medium changes identically to copper experiments.
Desorption with water seems to be rather a washing than active desorption. Zinc is slightly exchangeable but mobilization becomes effective by addition of acid.
Among 1P-S elements tested, cadmium has a behavior similar to zinc, its degree of fixation reaches 60% in 24 hours for a salt / biosorbent ratio ident ~ that.
With the exchange reagent, cadmium is strongly desorbed; its desorption becomes total by adding acid ch} orhydric. The use of acid as the sole reacti desorptiQn does not seem sufficient to extract the all of the fixed metal.
, Lead is adsorbed at 91% for a : salt / biosorbent ratio of 0.8, this metal is weakly exchangeable, it is partly mobilized by adding hydrochloric acid.
Nickel has a lower affinity for chitosan, its fixation percentage reaches 60% in 24 hours for a salt / biosorbent ratio of 0 ~ 8. Her : desorption is effective (78%) following the displacement of : the reaction balance by adding a hydrochloric acid.
:: The results obtained make it possible to envisage industrialization of the metal biosorption stage i pollutants -contained in leachate ~ ts obtained at the end stages of "inertization" of the initial slag.
Figure 10 is a block diagram of a industrial device which can be considered for this purpose.
The leachate will be sent to a reactor containing chitosan or to a mixed device comprising in WO93 / 2 ~ 716 PCT / FR ~ 3/00543 21 ~ ~ L37 a reactor separates or mixes another biosorbent (eg stabilized biomass). This will be provided with a recycling loop in order to obtain a purification full of waters. These metals-free waters may be discharged into the river or possibly recycled as slag rinse water.
By analogy with iOhS exchange resins, the ; chitosan will be regenerated by desorption of metals from using an acid eluent, operation e ~ fully followed a repackaging of the biosorbent by adding sodium hydroxide.
Regeneration will be carried out alternately on one treatment chains (route I or II). The acid eluate will be directed to a storage tank before a ultimate solidification but recovery of metals and water recycling could be considered later.
very similar results can be obtained with other biosorbents, for example with biomass fungal (particularly effective for treatment 3 ~ calcium leachate ~.
Treatment of leachate with biomass FUNCTIONS
Operating conditions Biosorption tests are carried out under ayitation for 2 hours at 25C and without pH control.
; l00 ml of an effluent of composition voi ~ ine leachate slag ~ are placed in the presence of 50, l00 or 250 mg of fungal biomass (Rhizopus arrhizus) grown in laboratory. The dosage of mineral elements is then carried out on the solutions obtained after filtration on millipore membranes with a diameter of 3 m then 0.45 m.

: ~

::

WO 93J2 ~ 716 PCI / FR93 ~ 00543 211 ~: L3 ~ `~ 52 Results The results recorded in table 24 and the figure 11 show that Rhizopus arrhizus is particularly effective in removing from a matrix heavy metal calcium in trace amounts.
Leachate treatment (Figure 12) In practice, effluents or leachate can be tra ~ your continuously in a device comprising a agitated bath feeds with the effluents to be treated and the biomass and a decanter for separation solid / liquid. Liquid supernatants are removed and solid matter (biomass) is either recycled to food since they are not yet saturated in metals, or in a purge when they are saturated. They are then concentrated (ultimate waste) and, possibly destroyed, for example by incineration, or solidified, for example by vitrification for storage.
: Table 24 is representative of the results obtained. Figure 11 provides an illustration of the , ~
results obtained in tests involving three different concentrations of "Rhizopus arrhizus"
(study of the adsorption of different metals contained in effluents. Calculation of the percentage of elimination and ~ 5% confidence interval after 2 contact hours under action in the presence of Rhizopus arrhizus).

W093 / 25716 ~ 13 7 PCT / FR93 / OQ543 Table 24: Biosorp ~ ion of heavy metals. And ~ from CC ~ mpQsition of effluents before and after treatment k on biomass ss fungal. 3 re ~ petitions per test. Concentration in ~ lg / le ~
int ~ 5% confidence interval ~

Rhii ~ opus Rh ~ z ~ pus Rhizopus (SOmg) llOOmg) (250mg ~

Concentration C ~ ncentration Concentration Concentration inihalefinale final final Pb (, ~ l ~; / l) 15 5 + 1 ~ 3 ~ 2 2 + 1 Cd (~ l ~ / li 40 32 + 0 20 + 114 + 13 Zn ~ g / l) 6 ~ 210 + 0 100 + 0 ~ 0 + 0 Cu (~ l ~ / 13 40 10 + 0 20 + 020 + 0 30 + 0 30 * 0 20 + 0 Cr (~
C ~ (~ / 1) 2.70 2.7 ~ 2,732.71 _ _ _ _ _ cost (m ~ 13.7 + 1.9 19.7 _3 9 32.8 t 3 ~
u; id ~ dcsc ~ cnon cn ~ gtlpour Ics clcments millners dosed: Pb ~ 2: ~: CdclO; Zn <~ O: Cu <~ U; NI <10U; Cr <10.
; All of these results bear witness to é: loquente: ef ~ icacit ~ of the whole process according to 'invention. The ~ principle diagram ~ of one of its modes preferred ~ of implementation appears in Figure 13.
therefore follows from e: which precedes that the process according to the invention leads to combustion residues which, after ~ treatment, comply with the definition of waste lr.ert ~ e European and toy conforming to the values leading to a product that can be used in public works.
: On the other hand, the mobile fraction of heavy metals content: initially in the tailings was concentrated in a mass very much lower than the mass initial slag.
: Finally the treatment does not lead to a transfer of pollution in the natural environment.

- "

Claims (13)

R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de stabilisation de résidus de combustion, notamment scories quelle qu'en soit l'origine, et particulièrement par extraction des fractions métalliques solubilisables, caractérisé par la réalisation de un ou plusieurs lixiviations des scories, préalablement si besoin est, broyées à des granulométries suffisamment faibles, notamment à des valeurs inférieures à 50 mm, pour autoriser un contact suffisant entre les résidus de combustion et une solution aqueuse ou liqueur de lixiviation, ayant une concentration suffisante en éléments, soit cations (K+, Na+, Ca2+), soit protons échangeables sous forme de chlorures avec les cations de métaux lourds présents dans ces résidus, cette lixiviation devant être suffisante pour assurer la transformation d'au moins une partie des métaux déterminés, notamment métaux lourds contenus dans les résidus de combustion, en chlorures solubles et qui sont extractibles par cette liqueur de lixiviation, et leur extraction effective dans des proportions suffisantes pour que :
- d'une part, un test normalisé d'élution ultérieurement appliqué aux scories ainsi traitées atteste de la décroissance des quantités successivement solubilisées de chacun de ces métaux détermines aux cours des essais répétés d'extraction effectues avec une solution normalisée d'élution conforme à ce test et, - d'autre part, la somme des quantités solubilisées dans les éluats résultant des extractions avec la susdite solution normalisée, se situe à des valeurs correspondant à des concentrations inférieures aux concentrations-seuil également prédéterminées pour chacun de ces métaux et pour les autres paramètres fixés par le normes.
1. Process for stabilizing residues of combustion, in particular slag whatever the origin, and particularly by extraction of solubilizable metal fractions, characterized by the carrying out one or more slag leaching, beforehand if necessary, ground to particle sizes low enough, especially at lower values 50 mm, to allow sufficient contact between the combustion residues and an aqueous solution or liquor of leaching, having a sufficient concentration in elements, either cations (K+, Na+, Ca2+), or protons exchangeable in the form of chlorides with the cations of heavy metals present in these residues, this leaching must be sufficient to ensure the transformation of at least some of the metals determined, in particular heavy metals contained in combustion residues, in soluble chlorides and which are extractable by this leaching liquor, and their effective extraction in sufficient proportions so that :
- on the one hand, a standardized elution test subsequently applied to the slag thus treated attests to the decrease in quantities successively solubilized of each of these metals determined at the repeated extraction tests carried out with a standardized elution solution conforming to this test and, - on the other hand, the sum of the solubilized quantities in the eluates resulting from the extractions with the aforesaid normalized solution, is situated at values corresponding at concentrations below threshold concentrations also predetermined for each of these metals and for the other parameters set by the standards.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le susdit test normalisé d'élution comprend trois essais d'extraction réalisée avec une solution normalisée elle-même constituée par une eau déminéralisée saturée en air et CO2 à pH 4,5 et de résistivité comprise entre 0,2 et 0,4 M.OMEGA..cm.
2. Method according to claim 1, characterized in that said standard elution test comprises three extraction tests carried out with a solution standardized itself consisting of demineralized water saturated with air and CO2 at pH 4.5 and resistivity included between 0.2 and 0.4 M.OMEGA..cm.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la solution de lixiviation ou de traitement est constituée par une solution d'acide chlorhydrique dilué, plus particulièrement pour le traitement de scories à
caractère basique.
3. Method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the solution of leaching or treatment consists of a dilute hydrochloric acid solution, plus particularly for the treatment of slag with basic character.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé
en ce que la concentration en acide chlorhydrique de la solution de lixiviation des scories a une concentration molaire comprise dans la gamme de 0,01 M à 1 M, notamment de l'ordre de 0,1 M.
4. Method according to claim 3, characterized in that the hydrochloric acid concentration of the slag leaching solution at a concentration molar in the range of 0.01 M to 1 M, in particular of the order of 0.1 M.
5. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la solution de lixiviation ou de traitement est constituée par une solution de chlorure d'un métal alcalin ou alcalino-terreux, plus particulièrement pour le traitement de scories à caractère neutre. 5. Method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the solution of leaching or treatment consists of a chloride solution of an alkali or alkaline metal clay, more particularly for the treatment of neutral slag. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé
en ce que la solution de lixiviation ou de traitement est constituée par une solution de chlorure de potassium.
6. Method according to claim 5, characterized in that the leaching or treatment solution is consisting of a solution of potassium chloride.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé
en ce que la concentration en chlorure de métal alcalin ou alcalino-terreux de la solution de lixiviation ou de traitement est comprise dans la gamme 0,01 M, notamment 0,05 M, à 5 M.
7. Method according to claim 6, characterized in that the alkali metal chloride concentration or alkaline earth of the leaching solution or processing is in the 0.01 M range, including 0.05M, to 5M.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé
en ce que le chlorure de métal alcalin est du chlorure de potassium, et que sa concentration est de l'ordre de 1 M.
8. Method according to claim 7, characterized in that the alkali metal chloride is chloride of potassium, and that its concentration is of the order of 1 M.
9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé
en ce que le chlorure de métal alcalin est de chlorure de calcium, et que sa concentration est comprise dans la gamme de 0,01 M, notamment 0,05, à 5 M, notamment est de l'ordre de 0,09 M et 0,15 M.
9. Method according to claim 7, characterized in that the alkali metal chloride is chloride of calcium, and that its concentration is included in the range from 0.01 M, notably 0.05, to 5 M, notably is the order of 0.09 M and 0.15 M.
10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé
en ce que le chlorure de métal alcalino-terreux est du chlorure de calcium, et que sa concentration est de l'ordre de 0,09M.
10. Method according to claim 7, characterized in that the alkaline earth metal chloride is calcium chloride, and that its concentration is the order of 0.09M.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les solutions de lixiviation recueillies à partir des scories traitées font l'objet d'une biosorption avec des biosorbants aptes à séquestrer au moins une importante partie des ions métalliques métaux lourds extraits de ces scories. 11. Process according to any of the claims 1 to 10, characterized in that the leaching solutions collected from slag treated undergo biosorption with biosorbents capable of sequestering at least a significant part of the heavy metal metal ions extracted from these slag. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé
en ce que le biosorbant est à base de chitosane.
12. Method according to claim 11, characterized in that the biosorbent is based on chitosan.
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé
en ce que les biosorbants sont des biomasses, notamment des champignons ou bactéries, issus de cultures ou de fermentations biologiques.
13. Method according to claim 11, characterized in that the biosorbents are biomasses, in particular fungi or bacteria, derived from cultures or biological fermentations.
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