FR2732910A1

FR2732910A1 - Treating cinders from incineration of domestic waste with carbon di:oxide

Info

Publication number: FR2732910A1
Application number: FR9504459A
Authority: FR
Inventors: Paul Guy Fournier
Original assignee: Viafrance SA; VIAFRANCE
Current assignee: Viafrance SA; VIAFRANCE
Priority date: 1995-04-13
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 1996-10-18
Anticipated expiration: 2015-04-13
Also published as: FR2732910B1

Abstract

Cinders from incineration of domestic refuse are treated by contacting them with carbon dioxide. Also claimed are cinders that have been upgraded this way.

Description

L'invention concerne un procédé de traitement des mâchefers d'incinération en vue de les valoriser, notamment en vue de les rendre utilisables dans la réalisation d'ouvrages de génie civil tels que des routes. The invention relates to a method of treating incineration slag for their value, particularly with a view to rendering them usable in the construction of civil engineering works such as roads.

Environ 5 millions de tonnes de mâchefers d'ordures ménagères sont produits chaque année, en France, dans les usines d'incinération d'ordures ménagères. About 5 million tonnes of household waste slag is produced each year in France, in the incineration plants of garbage.

Actuellement on classe les mâchefers issus des fours d'incinération en trois catégories en fonction de leurs propriétés physiques et chimiques et de leur potentiel polluant. Ces produits sont caractérisés par leur comportement à la lixiviation selon la norme NF X31-210, la lixiviation permettant d'apprécier la propension du produit à relarguer dans l'eau les composés solubles qu'il contient. Currently, the slag from incineration furnaces is classified into three categories according to their physical and chemical properties and their pollutant potential. These products are characterized by their leaching behavior according to standard NF X31-210, the leaching making it possible to assess the propensity of the product to release into water the soluble compounds that it contains.

On distingue ainsi
- les mâchefers à faible fraction lixiviable,
- les mâchefers intermédiaires, et
- les mâchefers à forte fraction lixiviables.We thus distinguish
- slags with a low leachable fraction,
- intermediate slag, and
- slags with a high leachable fraction.

Pour être utilisables en technique routière les mâchefers doivent satisfaire aux conditions suivantes : la fraction soluble de ces mâchefers doit être inférieure à 5% du poids du mâchefer et la solution de lixiviation (appelée aussi lixiviat), dans l'essai de la norme NF X31-210, doit respecter les teneurs suivantes
Hg < 0,2 mg/kg
Pb < 10 mg/kg
Cd < 1 mg/kg
As < 2 mg/kg
Cr < 1,5 mg/kg
S042 < 10 000 mg/kg
carbone organique total < 1500 mg/kg
Les contraintes sur les teneurs en plomb sont notamment difficiles à tenir pour de nombreuses usines d'incinération.To be used in road engineering, slag must meet the following conditions: the soluble fraction of these slag must be less than 5% of the weight of the clinker and the leaching solution (also called leachate), in the test of the standard NF X31 -210, must respect the following contents
Hg <0.2 mg / kg
Pb <10 mg / kg
Cd <1 mg / kg
As <2 mg / kg
Cr <1.5 mg / kg
S042 <10,000 mg / kg
total organic carbon <1500 mg / kg
The constraints on lead levels are particularly difficult for many incineration plants.

Une partie importante des mâchefers produits n'étant pas directement valorisable, il serait intéressant de disposer d'un procédé de traitement rapide et peu onéreux permettant de les convertir en mâchefers valorisables, en particulier dans le domaine des ouvrages de génie civil, notamment des routes. Since a large part of the slag produced is not directly recoverable, it would be advantageous to have a quick and inexpensive process for converting it into recoverable bottom ash, particularly in the field of civil engineering works, particularly roads. .

Un objet de la présente invention est justement de fournir un tel procédé de traitement. An object of the present invention is precisely to provide such a method of treatment.

Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de traitement d'un mâchefer issu de l'incinération d'ordures ménagères, caractérisé en ce qu'on met en contact ledit mâchefer avec du dioxyde de carbone. More particularly, the invention relates to a method for treating a clinker resulting from the incineration of household waste, characterized in that said clinker is brought into contact with carbon dioxide.

Bien entendu, lorsqu'on dit que l'on met en contact le mâchefer avec du dioxyde de carbone, il y a lieu de comprendre qu'il s'agit de dioxyde de carbone en supplément de celui normalement présent dans l'air ambiant. Of course, when it is said that the clinker is brought into contact with carbon dioxide, it should be understood that it is carbon dioxide in addition to that normally present in the ambient air.

Le dioxyde de carbone peut être sous forme gazeuse ou liquide mais, selon un mode de mise en oeuvre préféré, il est sous forme de carboglace ou carboneige solide. The carbon dioxide may be in gaseous or liquid form but, according to a preferred embodiment, it is in the form of dry ice or solid carbonige.

L'action du dioxyde de carbone a pour effet de réduire substantiellement la lixiviation de certains métaux toxiques, notamment le plomb qui est le métal qui pose le plus de problèmes aux usines d'incinération. The action of carbon dioxide has the effect of substantially reducing the leaching of certain toxic metals, including lead, which is the metal that poses the most problems to incineration plants.

L'effet avantageux produit par le dioxyde de carbone résulte de ce que
- il abaisse le pH ce qui entraîne une diminution de la solubilité des composés toxiques, et
- il forme une carapace de carbonates insolubles à la surface des mâchefers, qui réduit la porosité et donc l'importance des surfaces susceptibles de venir en contact avec un liquide lixiviateur.The beneficial effect of carbon dioxide results from the fact that
it lowers the pH which leads to a decrease in the solubility of the toxic compounds, and
- It forms a carapace of insoluble carbonates on the surface of the slag, which reduces the porosity and therefore the importance of surfaces likely to come into contact with a lixiviateur liquid.

Habituellement le mâchefer sortant du four d'incinération tombe par gravité dans une cuve de refroidissement contenant de l'eau où il est refroidi et humidifié pour éviter tout envol ultérieur de poussières. Le mâchefer est ensuite évacué automatiquement de la cuve par un dispositif extracteur et amené, par exemple par une bande transporteuse, à une fosse où il est stocké. La mise en contact du dioxyde de carbone avec le mâchefer peut être effectuée dans la cuve de refroidissement ou dans la fosse de stockage, ou encore en quelque autre endroit désiré. Usually the clinker leaving the incineration furnace falls by gravity into a cooling tank containing water where it is cooled and moistened to prevent any subsequent removal of dust. The clinker is then discharged automatically from the tank by an extractor device and brought, for example by a conveyor belt, to a pit where it is stored. The contacting of the carbon dioxide with the clinker may be carried out in the cooling tank or in the storage pit, or in some other desired location.

L'ajout de carboglace ou de C 2 liquide permet aussi de refroidir plus rapidement le mâchefer, ce qui favorise l'absorption du C 2 qui augmente lorsque la température décroît. The addition of dry ice or liquid C 2 also makes it possible to cool the clink more quickly, which favors the absorption of C 2 which increases when the temperature decreases.

La quantité de dioxyde de carbone à mettre en contact avec le mâchefer n'est pas très critique et peut aller, par exemple de 0,2 à 5 Kg de CO2 par tonne de mâchefer à traiter. The amount of carbon dioxide to be contacted with the clinker is not very critical and can range, for example, from 0.2 to 5 kg of CO2 per tonne of clinker to be treated.

On préfère, toutefois, en utiliser de 0,5 à 1,5 kg/t, en particulier environ 1 kg/t. La pureté du dioxyde de carbone n'est pas critique aux fins de l'invention.It is preferred, however, to use from 0.5 to 1.5 kg / t, in particular about 1 kg / t. The purity of the carbon dioxide is not critical for the purposes of the invention.

L'action du CO2 est rapide et des temps de contact aussi brefs que de 1 heure ou moins peuvent être satisfaisants. On peut, cependant, laisser le contact se poursuivre pendant plusieurs jours, sans inconvénient. The action of CO2 is fast and contact times as short as 1 hour or less can be satisfactory. It may, however, allow the contact to continue for several days without inconvenience.

I1 est à noter que, pour des raisons de sécurité, il est fortement recommandé de veiller à ce que la concentration en C 2 dans l'atmosphère au-dessus des mâchefers en cours de traitement ne dépasse pas 3% en poids, c'est-à-dire la dose au-dessus de laquelle il existerait un danger pour le personnel de l'usine de traitement. A cet effet, on peut prévoir, dans les fosses de traitement, des sondes de mesure de la teneur en CC2, régulant l'apport du
CO2 dans les mâchefers, par exemple en commandant une vanne contrôlant l'amenée de la carboglace (par exemple sous forme de morceaux) ou du dioxyde de carbone liquide..It should be noted that, for safety reasons, it is strongly recommended to ensure that the concentration of C 2 in the atmosphere above the bottom ash being treated does not exceed 3% by weight, ie ie the dose above which there would be a danger to the personnel of the treatment plant. For this purpose, it is possible to provide, in the treatment pits, probes for measuring the content of CC2, regulating the contribution of the
CO2 in slag, for example by controlling a valve controlling the supply of dry ice (for example in the form of pieces) or liquid carbon dioxide.

Le procédé de l'invention, outre les avantages susmentionnés, a un intérêt écologique dans la mesure où il consomme du C 2 et contribue donc à réduire l'effet de serre. The method of the invention, in addition to the aforementioned advantages, has an ecological interest in that it consumes C 2 and thus contributes to reducing the greenhouse effect.

En effet, le CO2 utilisé dans le présent procédé, même sous forme de carboglace, est produit à partir de l'air ambiant.Indeed, the CO2 used in the present process, even in the form of dry ice, is produced from the ambient air.

Le traitement au dioxyde de carbone, s'il réduit considérablement la solubilité des composés du plomb ou du zinc, accroît par contre la solubilité des sulfates. Carbon dioxide treatment, if it significantly reduces the solubility of the lead or zinc compounds, increases the solubility of the sulphates.

Si on désire éliminer ces corps, on peut laver à l'eau le mâchefer, après le traitement au dioxyde de carbone. If it is desired to remove these bodies, the clinker may be washed with water after the carbon dioxide treatment.

Les mâchefers traités par le procédé de l'invention sont utilisables pour la réalisation d'ouvrages de génie civil (routes, remblais, plateformes, par exemple). The slag treated by the process of the invention can be used for the construction of civil engineering works (roads, embankments, platforms, for example).

Les mâchefers peuvent être utilisés tels quels ou avec ajout de liants hydrauliques, pouzzolaniques et/ou hydrocarbonés. The slag can be used as is or with the addition of hydraulic, pozzolanic and / or hydrocarbon binders.

L'exemple non limitatif suivant est donné dans le but d'illustrer l'invention. The following nonlimiting example is given for the purpose of illustrating the invention.

Exemple
85 échantillons broyés de mâchefers ont été traités, pendant 4 heures, à raison de lkg de carboglace par tonne de mâchefer.Example
85 crushed clinker samples were treated for 4 hours at a rate of 1 kg of dry ice per tonne of clinker.

Ces échantillons ont été analysés, tant avant qu'après le traitement susdit, eu égard à leurs teneurs en As, Cd,
Cr, Hg, Pb, S04-- et COT (carbone organique total).These samples were analyzed, both before and after the aforementioned treatment, with regard to their levels of As, Cd,
Cr, Hg, Pb, S04-- and TOC (total organic carbon).

Egalement, chacun de ces échantillons a été soumis tant avant qu'après le traitement susdit, à une lixiviation dans les conditions de la norme française NF X31-210, et les solutions de lixiviation (lixiviats) obtenues ont été analysées eu égard à leurs teneurs en les éléments ou ions sus-mentionnés. Les analyses ont été effectuées suivant les normes E.P.A. 600:4 et D.I.N. 3840 6E 22. On a fait les moyennes des résultats obtenus sur les 85 échantillons. Les résultats des analyses, donnés en mg d'élément trouvé dans le lixiviat/kg de matière sèche de mâchefer, sont récapitulés dans les Tableaux 1 et 2 suivants. Le Tableau 1 donne les teneurs analysées dans les lixiviats et leur rapport tandis que le Tableau 2 donne les teneurs absolues moyennes des mâchefers non traités, ainsi que le rapport teneur absolue moyenne dans les mâchefers non traités/teneur moyenne dans le lixiviat non traité et le rapport teneur absolue moyenne/teneur moyenne dans le lixiviat traité. Also, each of these samples was subjected both before and after the aforesaid treatment to leaching under the conditions of the French standard NF X31-210, and the lixiviation solutions (leachates) obtained were analyzed with regard to their contents. in the elements or ions mentioned above. Analyzes were performed according to E.P.A. 600: 4 and D.I.N. 3840 6E 22. Average results were obtained for the 85 samples. The results of the analyzes, given in mg of element found in the leachate / kg of dry matter of clinker, are summarized in the following Tables 1 and 2. Table 1 gives the analyzed leachates contents and their ratio while Table 2 gives the average absolute contents of the untreated slakes, as well as the ratio of the average absolute content in the untreated slag / average content in the untreated leachate and the average absolute / average content ratio in the treated leachate.

TABLEAU 1

TABLE 1

<SEP> Concen- <SEP> Concen
<tb> <SEP> tration <SEP> tration
<tb> <SEP> moyenne <SEP> A <SEP> moyenne <SEP> B <SEP> Rapport
<tb> Eléments <SEP> (sans <SEP> (après <SEP> moyen
<tb> <SEP> traite- <SEP> traite- <SEP> A/B
<tb> <SEP> ment) <SEP> ment)
<tb> <SEP> As <SEP> < < <SEP> < < <SEP> < <
<tb> <SEP> Cd <SEP> < < <SEP> < < <SEP> < <
<tb> <SEP> Cr* <SEP> 0,05 <SEP> 1 <SEP> 0,05
<tb> <SEP> Hg <SEP> < < <SEP> < < <SEP> < <
<tb> <SEP> Pb <SEP> 31 <SEP> 0,5 <SEP> 62
<tb> <SEP> SO4 <SEP> 1200 <SEP> 6060 <SEP> 0,2
<tb> <SEP> COT <SEP> 52 <SEP> 52 <SEP> 1
<tb> * Le chrome mesuré est le chrome total (CrIII + CrVI) ** COT = carbone organique total < < veut dire non détectable
TABLEAU 2

<SEP> Concen- <SEP> Concen
<tb><SEP> tration <SEP> tration
<tb><SEP> average <SEP> A <SEP> average <SEP> B <SEP> Report
<tb><SEP> elements (without <SEP> (after <SEP> average
<tb><SEP> treat- <SEP> treat- <SEP> A / B
<tb><SEP> ment) <SEP>)
<tb><SEP> As <SEP><<<SEP><<<SEP><<
<tb><SEP> Cd <SEP><<<SEP><<<SEP><<
<tb><SEP> Cr * <SEP> 0.05 <SEP> 1 <SEP> 0.05
<tb><SEP> Hg <SEP><<<SEP><<<SEP><<
<tb><SEP> Pb <SEP> 31 <SEP> 0.5 <SEP> 62
<tb><SEP> SO4 <SEP> 1200 <SEP> 6060 <SEP> 0.2
<tb><SEP> COT <SEP> 52 <SEP> 52 <SEP> 1
<tb> * The chromium measured is total chromium (CrIII + CrVI) ** TOC = total organic carbon <<means non-detectable
TABLE 2

<SEP> Teneurs
<tb> <SEP> absolues
<tb> <SEP> moyennes <SEP> C
<tb> Eléments <SEP> dans <SEP> les <SEP> Rapport <SEP> C/A <SEP> Rapport <SEP> C/B
<tb> <SEP> mâchefers
<tb> <SEP> non <SEP> traités,
<tb> <SEP> mg/kg
<tb> <SEP> As <SEP> 60 <SEP> saturation* <SEP> saturation*
<tb> <SEP> Cd <SEP> 18 <SEP> saturation* <SEP> saturation*
<tb> <SEP> Cr <SEP> 250 <SEP> 5000 <SEP> 250
<tb> <SEP> Hg <SEP> n.m.** <SEP> n.m.** <SEP> n.m.**
<tb> <SEP> Pb <SEP> 5100 <SEP> 160 <SEP> 10200
<tb> <SEP> SO4 <SEP> 18000 <SEP> 15 <SEP> 3
<tb> *"saturation" signifie que l'élément se trouve en quantité très faible dans le lixiviat.<SEP> Content
Absolute <tb><SEP>
<tb><SEP> medium <SEP> C
<tb> Elements <SEP> in <SEP><SEP> Report <SEP> C / A <SEP> Report <SEP> C / B
<tb><SEP> slags
<tb><SEP> no <SEP> processed,
<tb><SEP> mg / kg
<tb><SEP> As <SEP> 60 <SEP> saturation * <SEP> saturation *
<tb><SEP> Cd <SEP> 18 <SEP> saturation * <SEP> saturation *
<tb><SEP> Cr <SEP> 250 <SEP> 5000 <SEP> 250
<tb><SEP> Hg <SEP> nm ** <SEP> nm ** <SEP> nm **
<tb><SEP> Pb <SEP> 5100 <SEQ> 160 <SEQ> 10200
<tb><SEP> SO4 <SEP> 18000 <SEP> 15 <SEP> 3
<tb> * "saturation" means that the element is in a very small amount in the leachate.

**"n.m." signifie non mesurée. ** "n · m." means not measured.

On voit d'après le Tableau 1 que le traitement au CO2 de l'invention permet de réduire fortement la teneur en plomb dans le lixiviat des mâchefers traités. Par contre, la teneur en SO4 dans le lixiviat s'en trouve accrue. Comme on l'a dit plus haut, toutefois, la conduite d'un lavage à l'eau des mâchefers ayant été traités par le procédé de l'invention permet de réduire cette teneur, si désiré. It can be seen from Table 1 that the CO 2 treatment of the invention makes it possible to greatly reduce the lead content in the leachate of the treated slag. On the other hand, the SO4 content in leachate is increased. As mentioned above, however, the conduct of a water wash of the slag having been treated by the method of the invention allows to reduce this content, if desired.

Le Tableau 3 montre qu'un simple lavage (consistant en un trempage du mâchefer dans de l'eau pendant 5 mn) permet d'éliminer 40% des sulfates après traitement au CO2. Table 3 shows that a simple washing (consisting of soaking the clinker in water for 5 minutes) makes it possible to eliminate 40% of the sulphates after treatment with CO2.

TABLEAU 3

TABLE 3

<tb> <SEP> Concen- <SEP> Concen
<tb> <SEP> Teneur <SEP> tration <SEP> tration <SEP> Teneur
<tb> <SEP> absolue <SEP> dans <SEP> le <SEP> dans <SEP> le <SEP> absolue
<tb> Elément <SEP> avant <SEP> lixiviat <SEP> lixiviat <SEP> après
<tb> <SEP> traite- <SEP> avant <SEP> après <SEP> traite
<tb> <SEP> ment <SEP> par <SEP> traite- <SEP> traite- <SEP> ment <SEP> et
<tb> <SEP> CO2 <SEP> ment <SEP> par <SEP> ment <SEP> par <SEP> lavage
<tb> <SEP> (mg/kg) <SEP> CO2 <SEP> CO2 <SEP> (mg/kg)
<tb> <SEP> (mg/kg) <SEP> (mg/kg)
<tb> <SEP> S04-- <SEP> 18 <SEP> 000 <SEP> 1 <SEP> 200 <SEP> 6 <SEP> 060 <SEP> 10 <SEP> 800
<tb> <tb><SEP> Concen- <SEP> Concen
<tb><SEP> Content <SEP> Treatment <SEP> Treatment <SEP> Content
<tb><SEP> absolute <SEP> in <SEP> the <SEP> in <SEP> the absolute <SEP>
<tb> Element <SEP> before <SEP> leachate <SEP> leachate <SEP> after
<tb><SEP> treat- <SEP> before <SEP> after <SEP> treats
<tb><SEP> ment <SEP> by <SEP> treat- <SEP> treat- <SEP> ment <SEP> and
<tb><SEP> CO2 <SEP> ment <SEP> with <SEP> ment <SEP> with <SEP> wash
<tb><SEP> (mg / kg) <SEP> CO2 <SEP> CO2 <SEP> (mg / kg)
<tb><SEP> (mg / kg) <SEP> (mg / kg)
<tb><SEP> S04 - <SEP> 18 <SEP> 000 <SEP> 1 <SEP> 200 <SEP> 6 <SEP> 060 <SEP> 10 <SEP> 800
<Tb>

Claims

1. A method of treating a clinker from the incineration of household waste, characterized in that it puts in contact said clinker with carbon dioxide.

2. Method according to claim 1, characterized in that the carbon dioxide is in the form of dry ice or carbonige.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the clinker is treated with 0.2 to 5 kg of carbon dioxide per tonne of clinker.

4. Method according to claim 3, characterized in that the proportion of carbon dioxide is 0.5 to 1.5 kg / ton.

5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the treatment time is at most 1 hour.

6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it further comprises, after the treatment with QC, a step of washing with water slag.

7. Recovered milled iron having been treated by a process as defined in any one of claims 1 to 7.

8. Use of clinker of claim 7 in the field of the realization of civil engineering works.