FR2915691A3 - Treating residues from incineration smoke of household waste/residual waste containing heavy metals e.g. lead and salts e.g. sulfate in aqueous medium, comprises conditioning waste in aqueous suspension for maturing in lukewarm - Google Patents
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Abstract
Description
Traitement de stabilisation des REFIOM et autres déchets industrielsStabilization treatment of REFIOM and other industrial waste
analogues.like.
L'invention concerne les traitements des déchets industriels. Plus précisément, les traitements du type considéré sont ceux, de nature hydrométallurgique, permettant la séparation du matériau traité en deux fractions dont l'une est produite sous une forme stabilisée non nuisible à l'environnement et se trouve de ce fait potentiellement valorisable par recyclage dans l'industrie. L'invention s'attache plus particulièrement à l'application de ce type de traitement à des déchets spéciaux, tels que les sous-produits d'incinération de combustibles divers, notamment les résidus d'épuration des fumées d'incinération d'ordures ménagères, communément dénommés REFIOM. On rappelle que le terme "REFIOM" désigne de façon générale les cendres volantes, les cendres sous-chaudières ou les "gâteaux" de filtration générés par l'incinération des ordures ménagères suivie d'une pulvérisation de chaux dans la cheminée à contre-courant des fumées. Ils se présentent généralement sous forme fragmentée ou divisée, en poudre ou granulats. Bien que constitués en majeure partie de substances minérales dépourvues de nocivité, les REFIOM concentrent cependant les éléments polluants contenus dans les déchets incinérés, tels que des métaux lourds (plomb, chrome, cadmium, zinc...) ou des sels (sulfates et chlorures principalement). Compte tenu de leur teneur élevée en éléments polluants aisément entraînables à l'eau, les REFIOM doivent être enfouis dans des centres de stockage de classe I. Ce stockage contribue à protéger l'environnement mais supporte un coût récurrent élevé (plus de 200 {/t actuellement en France par exemple), qui se rajoute au coût d'un traitement préalable de stabilisation, alors que paradoxalement ces matières contiennent un potentiel économique certain. Dans ce but, le document EPA 1 499 458 propose un traitement hydrométallurgique des REFIOM qui, après les avoir fragmentés au besoin, consiste d'abord à les mouiller à l'eau et les malaxer afin de former une suspension aqueuse que l'on fait mûrir à tiède. Une fois mûrie, la fraction solide est extraite afin d'être lavée selon un protocole à plusieurs séquences répétitives de lavage suivi d'une séparation solide/liquide jusqu'à ce qu'elle réponde au niveau d'exigence élevé de non-nocivité pour l'environnement qui l'autorise à être stockable en l'état en milieu naturel ou valorisable dans diverses industries, en techniques routières notamment. Les eaux de lavage sont, elles, réutilisées en boucle après avoir été traitées pour être dépolluées. Ce type de traitement par voie humide, dont un intérêt majeur est de pouvoir être mis en oeuvre à basse température, présente cependant l'inconvénient de nécessiter de grandes quantités d'eau. Les lavages à effectuer requièrent en outre des durées de contact de l'eau avec les déchets à traiter relativement importants, de l'ordre d'une vingtaine d'heures à chaque lavage. Ces contraintes représentent des handicaps qui peuvent obérer la rentabilité économique de l'opération de traitement. L'invention a pour but de répondre à ce problème. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement en milieu aqueux des déchets industriels spéciaux contenant des métaux lourds et des sels, tels que des REFIOM, selon lequel, les déchets étant approvisionnés sous forme divisée, on les conditionne en une suspension aqueuse (ou pulpe) que l'on fait mûrir à tiède avant de recueillir une fraction solide mûrie que l'on soumet à un lavage, par des opérations répétitives de lavage-séparation solide/liquide, jusqu'à ce que ladite fraction solide réponde à un niveau d'exigence voulu de non-nocivité pour l'environnement, procédé caractérisé en ce que l'on ajoute à ladite suspension, avant mûrissement de préférence, sinon avant le lavage, un agent d'accélération de la cinétique de solubilisation des sels, de préférence un carbonate d'alcalin, avantageusement du carbonate de sodium dans un rapport pondéral Na2CO3 /déchet inférieur à 30 % environ, et de préférence voisin de 25% Selon une mise en oeuvre de l'invention, le lavage s'effectue en plusieurs séquences répétitives de lavage - séparation solide/liquide dans un rapport pondéral liquide/solide cumulé qui n'excède pas 50. Dans une première variante, le lavage s'effectue en quatre séquences répétitives dans un rapport pondéral liquide/solide de 10 chacune. Dans une seconde variante, le lavage s'effectue en cinq séquences répétitives dans un rapport pondéral liquide/solide de 5 chacune. Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, les déchets subissent une opération de prélavage avant mouillage. Préférentiellement, ce prélavage s'effectue à l'eau dans un rapport pondéral liquide/solide de 5 sur une durée de 2 heures environ (plus ou moins 1 heure environ). Le rapport Na2CO3/déchets est alors choisi préférentiellement inférieur à 10 %. L'invention a également pour objet une installation de traitement des REFIOM comprenant, dans le sens chronologique de traitement, une unité de pulpage suivie par une unité de lavage, l'unité de pulpage comportant un bac de mouillage pourvu de moyens de brassage et relié à une cuve de maturation dotée de moyens de chauffage, caractérisée en ce que l'unité de pulpage est pourvue en outre de moyens d'approvisionnement en matière carbonatée divisée. Selon une variante, l'installation comprend également, situé en amont de l'unité de pulpage, un bac de prélavage doté en sortie d'un séparateur liquidesolide dont la voie solide est reliée à l'entrée de l'unité de lavage. Comme on l'aura sans doute déjà compris, l'invention consiste pour l'essentiel à conjuguer le mûrissement thermique de la suspension de départ avec l'ajout aux déchets à traiter d'un agent accélérateur de la cinétique de solubilisation des sels contenus qui soit capable, d'un côté, de déplacer les sulfates de leur cation alcalino-terreux (du Ca++ en grande majorité) vers des cations d'alcalins, et de l'autre, de précipiter une espèce contenant ce cation alcalino-terreux. Le carbonate de sodium (Na2CO3) sera retenu comme agent accélérateur préféré en raison de sa disponibilité dans le commerce à un prix acceptable. Toutefois, tout autre agent analogue soluble en milieu basique et capable de solubiliser les sulfates pourra également faire l'affaire, comme du carbonate de potassium (K2CO3) ou du carbonate de magnésium (Mg2CO3) hydraté. Des tests en laboratoire par percolation ascendante ont permis en effet de mieux déterminer les paramètres liés à la solubilisation des constituants des REFIOM. Il a ainsi été mis en évidence que les sels présents dans les REFIOM manifestaient entre eux des cinétiques de solubilisation aqueuse très différentes. Les chlorures, essentiellement présents sous forme de CaC12, s'avèrent très solubles mais atteignent leur limite de solubilité très rapidement. Les sulfates, par contre, essentiellement présents sous forme de CaSO4, ont une cinétique de dissolution dans l'eau beaucoup plus lente, mais avec un taux de dissolution à l'équilibre plus élevé. Autrement dit, on s'est rendu compte que les durées conséquentes de lavage utilisées jusqu'ici pour la solubilisation des constituants du REFIOM trouvaient en fait leur raison d'être dans la nécessité de solubiliser les sulfates. Le réactif ajouté, le carbonate de sodium par exemple, va ainsi augmenter significativement la cinétique de solubilisation des sulfates et réduire en conséquence les temps de lavage. Schématiquement, la réaction principale qui a lieu peu être exprimée comme suit: CaSO4 + Na2CO3 ù> CaCO3 + Na2SO4 Le carbonate de calcium formé va précipiter et le sulfate de sodium, qui, lui, est soluble (solubilité de 455 g/l à 100 C), est entraîné en solution. Il est ainsi possible de diviser la durée de contact nécessaire des déchets avec l'eau de lavage quasiment par dix par rapport à la pratique connue, ce qui rend la mise en oeuvre du traitement industriel bien plus aisée et compatible avec les exigences économiques de rentabilité du traitement de stabilisation des REFIOM dans son ensemble. A noter que l'on connaît déjà, par le document WO 98-56464, un traitement des REFIOM mettant en oeuvre du carbonate de sodium à deux reprises: d'abord pour laver les REFIOM afin d'en extraire les sels, ensuite pour augmenter le pH des REFIOM afin de favoriser la solubilisation des métaux lourds. The invention relates to the treatment of industrial waste. More precisely, the treatments of the type under consideration are those of a hydrometallurgical nature, enabling the separation of the treated material into two fractions, one of which is produced in a stabilized form that is not harmful to the environment and is therefore potentially recoverable by recycling. in industry. The invention relates more particularly to the application of this type of treatment to special waste, such as the by-products of incineration of various fuels, in particular residues of purification of household refuse incineration fumes. , commonly referred to as REFIOM. It is recalled that the term "REFIOM" generally refers to fly ash, sub-boiler ash or filtration "cakes" generated by the incineration of household waste followed by a spraying of lime in the counterflow chimney fumes. They are generally in fragmented or divided form, in powder or granules. Although consisting mainly of mineral substances without harmfulness, the REFIOM concentrates however pollutants contained in waste incinerated, such as heavy metals (lead, chromium, cadmium, zinc ...) or salts (sulphates and chlorides) mainly). Given their high content of pollutants easily driveable to water, the REFIOMs must be buried in class I storage centers. This storage contributes to protecting the environment but bears a high recurrent cost (more than 200%). t currently in France for example), which is added to the cost of a prior stabilization treatment, while paradoxically these materials contain a certain economic potential. For this purpose, the document EPA 1 499 458 proposes a hydrometallurgical treatment of the REFIOMs which, after having fragmented them if necessary, consists firstly in wetting them with water and kneading them in order to form an aqueous suspension which is made ripen to warm. Once matured, the solid fraction is extracted to be washed according to a protocol with several repetitive washing sequences followed by solid / liquid separation until it meets the high level of non-harmfulness requirement for the environment that allows it to be storable in the natural state or recoverable in various industries, including road engineering. The washing water is reused in a loop after being treated to be cleaned. This type of wet treatment, whose major advantage is that it can be used at low temperatures, however, has the disadvantage of requiring large amounts of water. The washes to be performed also require water contact times with the relatively large amount of waste to be treated, of the order of twenty hours each wash. These constraints represent handicaps that can affect the economic profitability of the treatment operation. The object of the invention is to answer this problem. To this end, the subject of the invention is a process for the treatment in aqueous medium of special industrial waste containing heavy metals and salts, such as REFIOMs, according to which, the waste being supplied in divided form, they are packaged in one form. aqueous slurry (or pulp) which is heated to warm before collecting a matured solid fraction which is subjected to washing, by repeated solid-liquid washing-separation operations, until said solid fraction meets a desired level of requirement of non-harmfulness to the environment, characterized in that is added to said suspension, preferably before ripening, if not before washing, an accelerator of the solubilization kinetics salts, preferably an alkali metal carbonate, advantageously sodium carbonate in a Na 2 CO 3 / waste weight ratio of less than about 30%, and preferably about 25% by weight. In accordance with the invention, the washing is carried out in several repetitive washing-solid / liquid separation sequences in a cumulative liquid / solid weight ratio which does not exceed 50. In a first variant, the washing is carried out in four repetitive sequences in a liquid / solid weight ratio of 10 each. In a second variant, the washing is carried out in five repetitive sequences in a liquid / solid weight ratio of 5 each. According to a preferred embodiment of the invention, the waste undergoes a prewashing operation before wetting. Preferably, this prewash is carried out with water in a liquid / solid weight ratio of 5 over a period of about 2 hours (more or less about 1 hour). The Na 2 CO 3 / waste ratio is then chosen preferentially less than 10%. The subject of the invention is also a REFIOM treatment installation comprising, in the chronological treatment direction, a pulping unit followed by a washing unit, the pulping unit comprising a wetting tank provided with brewing means and connected to to a maturation tank equipped with heating means, characterized in that the pulping unit is further provided with means for supplying the divided carbonated material. According to a variant, the plant also comprises, located upstream of the pulverizing unit, a prewashing tank provided at the outlet of a solid liquid separator whose solid path is connected to the inlet of the washing unit. As will probably have already been understood, the invention essentially consists in combining the thermal ripening of the starting suspension with the addition to the waste to be treated of an accelerating agent of the kinetics of solubilization of the contained salts which it is able, on the one hand, to move the sulphates from their alkaline earth cation (Ca ++ in the great majority) to alkaline cations, and on the other, to precipitate a species containing this alkaline earth cation. Sodium carbonate (Na2CO3) will be retained as the preferred accelerator because of its commercial availability at an acceptable price. However, any other soluble agent in a basic medium and capable of solubilizing the sulfates may also be suitable, such as potassium carbonate (K2CO3) or magnesium carbonate (Mg2CO3) hydrated. Laboratory tests by upward percolation have indeed made it possible to better determine the parameters related to the solubilization of the constituents of the REFIOMs. It has thus been demonstrated that the salts present in the REFIOMs show between them very different aqueous solubilization kinetics. Chlorides, mainly present as CaCl 2, are very soluble but reach their solubility limit very quickly. Sulphates, on the other hand, mainly present as CaSO4, have much slower dissolution kinetics in water, but with a higher equilibrium dissolution rate. In other words, it was realized that the consequent periods of washing used until now for the solubilization of the constituents of the REFIOM found in fact their reason for being in the need to solubilize the sulphates. The reagent added, sodium carbonate for example, will thus significantly increase the solubilization kinetics of the sulphates and reduce the washing times accordingly. Schematically, the main reaction that takes place can be expressed as follows: CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4 The calcium carbonate formed will precipitate and the sodium sulfate, which itself is soluble (solubility 455 g / l to 100 C) is entrained in solution. It is thus possible to divide the necessary contact time of the waste with the washing water by almost ten compared to the known practice, which makes the implementation of the industrial treatment much easier and compatible with the economic requirements of profitability. the stabilization treatment of the REFIOMs as a whole. It should be noted that the document WO 98-56464 already discloses a treatment of REFIOMs using sodium carbonate twice: firstly to wash the REFIOMs in order to extract the salts, then to increase the pH of the REFIOM to promote the solubilization of heavy metals.
Selon l'invention, le carbonate de sodium est utilisé, non pas pour extraire et éliminer les sels et les métaux lourds, mais à l'inverse, et en synergie avec le traitement thermique, pour améliorer leur rétention sous forme non-lixiviable par encapsulation au sein d'un REFIOM transformé par mûrissement. According to the invention, sodium carbonate is used, not for extracting and removing salts and heavy metals, but conversely, and in synergy with the heat treatment, to improve their retention in non-leachable form by encapsulation within a REFIOM transformed by ripening.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, la quantité de carbonate de sodium à ajouter est de l'ordre de 30 % et préférentiellement de 25 % (soit 250 kg par tonne de déchets à traiter). Cet agent de solubilisation des sels peut être ajouté à la suspension aqueuse soit fraîche (de préférence) soit mûrie thermiquement, autrement dit soit avant, soit après le traitement thermique. On notera que de meilleurs résultats ont été obtenus lorsque l'agent est ajouté à la suspension fraîche. C'est donc ce protocole qui sera le préféré selon l'invention. D'une manière générale, on peut dire que l'ajout de carbonate de sodium 10 influence l'efficacité globale du procédé en permettant une meilleure extraction des polluants. Par ailleurs, les tests effectués ont permis de mettre en évidence que la teneur en chlorures des REFIOM avait une incidence sur la solubilisation des sulfates. Il apparaît en effet que plus les REFIOM sont riches en chlorures, plus la solubilisation des sulfates 15 se trouve ralentie. Une explication pourrait être trouvée dans le fait que les chlorures réagissent également avec le carbonate de sodium selon la réaction suivante : CaC12 + Na2CO3 --> CaCO3 + 2 NaCl Comme déjà dit, les chlorures sont très solubles, mais ils atteignent rapidement leur limite de solubilité (de l'ordre de 190 g/1 aux conditions de l'essai). 20 Afin de limiter leur influence sur la cinétique de solubilisation des sulfates, l'invention propose de tirer avantage de cette solubilisation aisée en soumettant les déchets à une première opération de lavage préalablement à l'étape de mûrissement avec ajout du carbonate de sodium. Ce premier lavage (nommé ci-après "prélavage" pour éviter toute confusion avec 25 les séquences de lavage répétitives qui suivent l'étape de mûrissement) peut être effectué dans un rapport liquide/solide de 10 et durer deux heures. Il permet de diminuer significativement la concentration des chlorures dans le déchet à traiter. De ce fait, on élimine ainsi une fraction importante des produits susceptibles de réagir avec le carbonate de sodium, et ce dernier peut donc être ajouté en une quantité 30 réduite. La quantité nécessaire de réactif à ajouter est alors de l'ordre de 10 % et de préférence de 8,5 % (soit 85 kg par tonne de déchets à traiter) Ce prélavage de déchloruration permet jusqu'à une diminution par trois de la consommation en carbonate de sodium. Il constituera donc une variante préférée de mise en oeuvre de l'invention. 35 L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages ressortiront mieux au vu de la description qui suit des exemples de réalisation donnés en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles : - la figure 1 montre le schéma fonctionnel général du traitement du déchet - la figure 2 montre le schéma fonctionnel du traitement avec prélavage du déchet. 40 Première variante de mise en oeuvre de l'invention (fig.!): Traitement simple au carbonate de sodium. Le REFIOM A est introduit sous forme divisée dans un bac mélangeur 3 doté de moyens de brassage 4 au sein d'une unité de mise en suspension aqueuse (ou pulpage) 1 comprenant par ailleurs une cuve autoclave 5. Il y est malaxé avec une solution aqueuse B, qui avantageusement sera simplement de l'eau claire, dans un rapport pondéral liquide /solide de 2, mais pouvant aller bien au delà (jusqu'à 5 par exemple) en fonction de la nature du REFIOM à traiter. Parallèlement, du carbonate de sodium C est ajouté en cuve à raison de 25 % en poids de réactif sur la masse brute de REFIOM à traiter. Il est à noter que le carbonate de sodium peut, de manière alternative, être ajouté après le traitement thermique de mûrissement que l'on précisera plus loin. La pulpe D une fois obtenue est dirigée vers une cuve autoclave de mûrissement 5 à paroi métallique chauffante par résistance électrique 6 et fermée par un couvercle hermétique 7 pour éviter la déperdition de liquide par évaporation. De manière connue, cette cuve est dotée d'une cellule de mesure 8 qui suit en permanence la conductance électrique de la matière dans la cuve 5 afin de la comparer avec une valeur de consigne prédéterminée représentative de la conductance d'une pulpe de référence mûrie, afin de permettre un pilotage dynamique de l'étape de mûrissement si on le souhaite. Pour fixer cependant les idées, ce mûrissement thermique se fait "à tiède", c'est-à-dire à la température de l'ébullition de la suspension sous pression atmosphérique (110 C par exemple) pendant une durée comprise entre 16 et 24 heures. Au terme de cette étape de mûrissement, la fraction solide E une fois recueillie de la suspension traitée est dirigée vers une unité de lavage 2. Cette unité se compose d'un bac de lavage 9 (ou d'une batterie de bacs successifs dont on considérera dans ce cas que seul le dernier est représenté sur la figure). Chaque bac de lavage est doté en sortie d'un séparateur liquide/solide. Cette séparation peut se faire par centrifugation, par presse, ou par tout autre moyen adéquat. Le bac de lavage 9 est approvisionné avec une solution de lavage F, qui peut-être simplement de l'eau. De préférence, le rapport en poids liquide/solide cumulé lors de ces opérations successives de lavage n'excédera pas 50. Toutefois, il peut être procédé au lavage de différentes façons. On peut par exemple effectuer 5 lavages successifs avec un rapport liquide/solide de 5 ou bien 4 lavages successifs avec un rapport liquide/solide de 10, ou tout autre panachage, à condition néanmoins de garder le principe d'une séquence de lavages répétitifs. La durée de contact solution de lavage/REFIOM est de l'ordre de 2 à 3 heures 35 pour chaque séquence de lavage. Une séparation liquide/solide finale 10 de la suspension G obtenue au terme de l'opération de lavage permet d'extraire la fraction solide inertée H en vue de sa valorisation en tant que fine de mâchefer de catégorie V, applicable en techniques routières par exemple. In a first embodiment of the invention, the amount of sodium carbonate to be added is of the order of 30% and preferably 25% (ie 250 kg per tonne of waste to be treated). This salt solubilizing agent may be added to the aqueous suspension either fresh (preferably) or thermally matured, that is, either before or after the heat treatment. It should be noted that better results have been obtained when the agent is added to the fresh suspension. It is therefore this protocol that will be the preferred according to the invention. In general, it can be said that the addition of sodium carbonate influences the overall efficiency of the process by allowing better extraction of pollutants. In addition, the tests carried out made it possible to demonstrate that the chloride content of the REFIOMs had an effect on the solubilization of the sulphates. It appears in fact that the more the REFIOMs are rich in chlorides, the more the solubilization of the sulphates 15 is slowed down. An explanation could be found in the fact that the chlorides also react with sodium carbonate according to the following reaction: CaCl 2 + Na 2 CO 3 -> CaCO 3 + 2 NaCl As already stated, the chlorides are very soluble, but they quickly reach their limit of solubility (of the order of 190 g / l under the conditions of the test). In order to limit their influence on the solubilization kinetics of the sulphates, the invention proposes to take advantage of this easy solubilization by subjecting the waste to a first washing operation prior to the curing stage with the addition of sodium carbonate. This first wash (hereinafter referred to as "prewash" to avoid confusion with the repetitive wash sequences that follow the ripening step) can be performed in a liquid / solid ratio of 10 and last for two hours. It makes it possible to significantly reduce the concentration of chlorides in the waste to be treated. As a result, a substantial fraction of the products which can be reacted with the sodium carbonate is thus removed, and the latter can be added in a reduced amount. The necessary quantity of reagent to be added is then of the order of 10% and preferably 8.5% (ie 85 kg per ton of waste to be treated). This dechlorination prewash allows up to a reduction of consumption by three. in sodium carbonate. It will thus constitute a preferred variant of implementation of the invention. The invention will be better understood and other aspects and advantages will become more apparent from the following description of the exemplary embodiments given with reference to the accompanying drawing plates in which: FIG. 1 shows the general block diagram of the processing of FIG. Waste - Figure 2 shows the block diagram of treatment with prewash waste. First alternative embodiment of the invention (FIG. 1): Simple treatment with sodium carbonate. The REFIOM A is introduced in divided form in a mixing tank 3 equipped with stirring means 4 in an aqueous suspension unit (or pulpage) 1 further comprising an autoclave tank 5. It is mixed with a solution aqueous B, which advantageously will simply be clear water, in a liquid / solid weight ratio of 2, but may go well beyond (up to 5 for example) depending on the nature of the REFIOM to be treated. At the same time, sodium carbonate C is added to the tank at the rate of 25% by weight of reagent on the raw mass of REFIOM to be treated. It should be noted that the sodium carbonate may, alternatively, be added after the curing heat treatment which will be specified below. The pulp D once obtained is directed to an autoclave cuvette 5 with an electric resistance heating wall 6 and closed by a hermetic cover 7 to prevent loss of liquid by evaporation. In known manner, this vessel is provided with a measuring cell 8 which continuously monitors the electrical conductance of the material in the tank 5 in order to compare it with a predetermined reference value representative of the conductance of a matured reference pulp. to allow dynamic control of the ripening step if desired. To fix the ideas, however, this thermal ripening is done "warm", that is to say at the boiling temperature of the suspension under atmospheric pressure (110 C for example) for a period of between 16 and 24 hours. At the end of this ripening step, the solid fraction E once collected from the treated suspension is directed to a washing unit 2. This unit consists of a washing tank 9 (or a battery of successive bins of which one consider in this case that only the latter is shown in the figure). Each wash tank is equipped with a liquid / solid separator. This separation can be done by centrifugation, by press, or by any other suitable means. The wash tank 9 is supplied with a washing solution F, which may simply be water. Preferably, the liquid / solid weight ratio accumulated during these successive washing operations will not exceed 50. However, washing may be carried out in different ways. For example, it is possible to carry out 5 successive washes with a liquid / solid ratio of 5 or 4 successive washes with a liquid / solid ratio of 10, or any other mixture, provided, however, that the principle of a sequence of repetitive washes is maintained. The wash solution / REFIOM contact time is of the order of 2 to 3 hours for each wash sequence. A final liquid / solid separation of the suspension G obtained at the end of the washing operation makes it possible to extract the inert solid fraction H with a view to its valorization as a fine of clinker of category V, applicable in road techniques for example .
La fraction liquide I est recueillie afin d'être traitée ultérieurement. De manière connue, cette fraction liquide I sera avantageusement conditionnée en une saumure J au moyen d'une unité de désalinisation 11. Cette unité peut-être constituée d'un équipement CMV (Compression Mécanique de Vapeur) du commerce suivi par un évaporateur sous vide ou par des membranes de nano filtration par exemple. L'eau purifiée recueillie K peut être avantageusement redirigée vers l'unité de pulpage 1 ou vers l'unité de lavage 2. La saumure J peut, quant à elle, être traitée selon les techniques connues de stabilisation/consolidation des REFIOM aux liants hydrauliques et au polysulfures en vue de son stockage en tant que déchet. The liquid fraction I is collected for further processing. In a known manner, this liquid fraction I will advantageously be packaged into a brine J by means of a desalination unit 11. This unit may consist of a commercial CMV (Mechanical Vapor Compression) equipment followed by a vacuum evaporator. or by nanofiltration membranes for example. The purified water collected K may advantageously be redirected to the pulverization unit 1 or to the washing unit 2. The brine J may, for its part, be treated according to the known techniques for stabilizing / consolidating the REFIOMs with hydraulic binders. and polysulfides for storage as waste.
Deux échantillons ont été traités avec le procédé selon l'invention en rajoutant 25 % en poids de carbonate de sodium sur masse brute de REFIOM à traiter. Pour l'échantillon R1, cet ajout a été effectué au niveau de la suspension aqueuse fraîche, avant traitement thermique de mûrissement donc. Pour l'échantillon R2, cet ajout c'est fait au niveau de la suspension une fois mûrie, mais avant le premier lavage. Two samples were treated with the process according to the invention by adding 25% by weight of sodium carbonate to the raw mass of REFIOM to be treated. For the sample R1, this addition was carried out at the level of the fresh aqueous suspension, before heat treatment of maturing, therefore. For sample R2, this addition is done at the level of the suspension once matured, but before the first wash.
L'exemple chiffré ci dessous donne les quantités relarguées par la fraction solide H récupérée en fin de procédé, exprimées en mg/kg de matière sèche pour un rapport liquide / solide de 10 déterminé par application du test de lixiviation NF EN 12457-3. Exemple 1 Référence de l'essai R1 R2 Traitement thermique 22 h à ébullition L/S = 4 Seuils Na2CO3 ajouté (en kg/t de MB) Classe III 250 0 Lavages 4 lavages à us = 10 pendant 3 h Na2CO3 ajouté au premier lavage (en kg/t de MB) 0 250 Chlorures 70 760 800 Sulfates 260 410 1000 Chrome 0,6 0,5 0,5 Plomb < 0,1 0,3 0,5 Zinc < 0,5 0,8 4,0 Cuivre < 0,5 < 0,5 2,0 En ce qui concerne les sels, qui sont la cible première de l'invention, on notera que les résultats obtenus sur les deux échantillons sont satisfaisant puisqu'ils sont inférieurs aux valeurs seuils de classe III indiquées dans la dernière colonne, et qui ne doivent pas être dépassés. Il s'agit en effet des valeurs limites applicables pour les déchets admissibles dans les centres de stockage selon la décision n 2003/33/CF du 19 décembre 2002. En ce qui concerne les métaux lourds, les résultats sont globalement satisfaisants sauf pour le chrome dans l'échantillon R1. En pareil cas, son traitement devra faire l'objet d'une attention particulière qui dépasse le cadre de la présente invention. The example given below gives the quantities released by the solid fraction H recovered at the end of the process, expressed in mg / kg of dry matter for a liquid / solid ratio of 10 determined by application of the leaching test NF EN 12457-3. Example 1 Test reference R1 R2 Heat treatment 22 h at boiling L / S = 4 Thresholds Na2CO3 added (in kg / t MB) Class III 250 0 Wash 4 washes at 10 = 10 for 3 h Na2CO3 added in first wash (in kg / t MB) 0 250 Chlorides 70 760 800 Sulphates 260 410 1000 Chromium 0.6 0.5 0.5 Lead <0.1 0.3 0.5 Zinc <0.5 0.8 4.0 Copper <0.5 <0.5 2.0 As regards the salts, which are the primary target of the invention, it should be noted that the results obtained on the two samples are satisfactory since they are below the threshold values of class III in the last column, and should not be exceeded. These are the limit values applicable for waste in storage centers according to Decision No 2003/33 / CF of 19 December 2002. For heavy metals, the results are generally satisfactory except for chromium. in the sample R1. In such a case, its treatment will require special attention that goes beyond the scope of the present invention.
On notera qu'en ce qui concerne les sels, les résultats obtenus en terme d'encapsulation des matières polluantes potentiellement lixiviables sont bien meilleurs lorsque le mûrissement de la suspension aqueuse s'opère en présence de carbonate de sodium. L'effet est particulièrement marquant en ce qui concerne les chlorures dont le relargage diminue d'un ratio de 10 lorsqu'on passe de l'échantillon Rl à l'échantillon R2. Deuxième variante de la mise en oeuvre de l'invention (fig. 2): Prélavage de déchloruration et traitement au carbonate de sodium. Les REFIOM A sont introduits sous forme divisée dans un bac de prélavage 13 disposé en amont de l'unité de traitement 1. Ils y sont mélangés, deux heures durant environ, avec une solution aqueuse aqueuse B, avantageusement de l'eau claire, dans un rapport liquide/solide en poids de 10. Le bac de prélavage est doté en sa sortie d'un séparateur liquide/solide 14 permettant de séparer les REFIOM prélavés L du liquide de lavage chargé en chlorures M. Les REFIOM prélavés L sont alors introduits au sein de l'unité de traitement proprement-dite pour y subir les opérations de mise en suspension aqueuse (ou pulpage), de mûrissement et de lavages décrites auparavant. On notera toutefois que dans cette variante à prélavage, le carbonate de sodium sera ajouté en poids à raison de 8,5 % de réactif par masse brute (MB) de REFIOM à traiter. Le procédé a été appliqué sur l'échantillon R3. Le réactif a été ajouté lors de la 20 formation de la suspension aqueuse fraîche. L'exemple chiffré ci dessous donne les quantités relarguées par la fraction solide H récupérée en fin de procédé, exprimées en mg/kg de matière sèche pour un rapport liquide / solide de 10 déterminé par application du test de lixiviation NF EN 12457-3. Exemple 2 25 Référence de l'essai R3 Prélavage L/S = 10 pendant 2 h Seuils Classe III Na2CO3 ajouté (en kg/t de MB) 85 Traitement thermique 22 heures à ébullition L/S = 4 Lavages 5 lavages à L/S = 5 pendant 2h Chlorures 90 800 Sulfates 500 1000 Chrome < 0,1 0,5 Plomb 29 0,5 Zinc 15 4 Cuivre 1,2 2 Fraction soluble 19100 n 4000 Le prélavage permet bien une diminution de la quantité de carbonate de sodium à ajouter au niveau de l'étape de traitement thermique, puisque, en ce qui concerne le traitement des sels, les valeurs obtenues sont correctes. La forte fraction soluble restante en fin de traitement, ainsi que les valeurs de plomb et de zinc encore trop élevées pourront faire l'objet d'un autre traitement se situant en dehors du cadre précis de la présente invention. Le relargage plus important des métaux lourds dans l'exemple R3 par rapport aux résultats obtenus dans les exemples R1 et R2 pourrait être dû, mais cela reste à confirmer, à une action des chlorures dans le mûrissement de la suspension aqueuse et dans l'obtention d'une encapsulation efficace des métaux lourds au sein même de la fraction solide finale (les REFIOM traités), ou alors au fait que les tests ont été effectués sur des REFIOM différents. Comme déjà souligné, l'invention trouve une application privilégiée dans le domaine de traitement des REFIOM pour lequel elle a été d'ailleurs initialement conçue. It will be noted that, with regard to salts, the results obtained in terms of encapsulation of potentially leachable pollutants are much better when the ripening of the aqueous suspension takes place in the presence of sodium carbonate. The effect is particularly striking with regard to the chlorides whose salting out decreases by a ratio of 10 when passing from the sample R1 to the sample R2. Second variant of the implementation of the invention (FIG 2): Prewash of dechlorination and treatment with sodium carbonate. The REFIOM A are introduced in divided form in a pre-washing tank 13 placed upstream of the treatment unit 1. They are mixed therein for approximately two hours with an aqueous aqueous solution B, advantageously clear water, in a liquid / solid ratio by weight of 10. The prewashing tank is provided at its output with a liquid / solid separator 14 for separating the pre-washed REFIOMs L from the washing liquid loaded with chlorides M. The pre-washed REFIOMs L are then introduced within the actual processing unit to undergo the operations of aqueous suspension (or pulpage), curing and washes described previously. Note however that in this prewash variant, the sodium carbonate will be added by weight at a rate of 8.5% of reagent per gross mass (MB) of REFIOM to be treated. The method was applied to the R3 sample. The reagent was added during the formation of the fresh aqueous suspension. The example given below gives the quantities released by the solid fraction H recovered at the end of the process, expressed in mg / kg of dry matter for a liquid / solid ratio of 10 determined by application of the leaching test NF EN 12457-3. Example 2 Test reference R3 Prewash L / S = 10 for 2 hours Thresholds Class III Na2CO3 added (in kg / t MB) 85 Heat treatment 22 hours at boiling L / S = 4 Washings 5 washes at L / S = 5 for 2h Chlorides 90 800 Sulphates 500 1000 Chromium <0.1 0.5 Lead 29 0.5 Zinc 15 4 Copper 1.2 2 Fraction soluble 19100 n 4000 Prewash allows a reduction in the amount of sodium carbonate to add to the level of the heat treatment step, since, as regards the treatment of salts, the values obtained are correct. The high soluble fraction remaining at the end of treatment, as well as the lead and zinc values still too high may be the subject of another treatment outside the precise scope of the present invention. The higher release of the heavy metals in Example R3 compared with the results obtained in Examples R1 and R2 could be due, but it remains to be confirmed, to an action of the chlorides in the ripening of the aqueous suspension and in obtaining effective encapsulation of heavy metals within the final solid fraction (the treated REFIOMs), or the fact that the tests were carried out on different REFIOMs. As already pointed out, the invention finds a privileged application in the field of treatment of REFIOM for which it was also initially designed.
Elle reste cependant applicable à tous les résidus de procédés thermiques contenant des sels qui les rendent non-stabilisés ou évolutifs en l'état, donc lixiviable naturellement. Il va de soi que l'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits ci-avant, mais s'étend à de multiples variantes ou équivalents dans la mesure où est respectée sa définition qu'en donnent les revendications ci-jointes. However, it remains applicable to all residues of thermal processes containing salts that make them unstabilized or evolving in the state, so leachable naturally. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiments described above, but extends to multiple variants or equivalents to the extent that its definition is fulfilled given in the appended claims.
En particulier, comme déjà évoqué, tout autre réactif que le carbonate de calcium, dans la mesure où il est soluble en milieu basique et capable de solubiliser les sulfates pourra également faire l'affaire. C'est le cas par exemple du carbonate de potassium (K2CO3) dont la solubilité à 100 C est de 1560 g/1 et qui, par réaction avec le sulfate de calcium, forme du sulfate de potassium soluble jusqu'à 241 g/1 à ladite température et du carbonate de calcium précipité. C'est le cas également du carbonate de magnésium (Mg2CO3) hydraté, dont la solubilité à chaud est de 375 g/1 et qui réagit avec le sulfate de calcium pour former du sulfate de magnésium soluble à chaud jusqu'à 738 g/l et du carbonate de calcium précipité.30 In particular, as already mentioned, any other reagent than calcium carbonate, insofar as it is soluble in basic medium and capable of solubilizing sulphates may also do the trick. This is the case, for example, of potassium carbonate (K 2 CO 3) whose solubility at 100 ° C. is 1560 g / l and which, by reaction with calcium sulphate, forms soluble potassium sulphate up to 241 g / l. at said temperature and precipitated calcium carbonate. It is also the case of hydrated magnesium carbonate (Mg2CO3), whose hot solubility is 375 g / 1 and which reacts with calcium sulphate to form hot-soluble magnesium sulphate up to 738 g / l and precipitated calcium carbonate.
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FR0703257A Expired - Lifetime FR2915691B3 (en) | 2007-05-04 | 2007-05-04 | TREATMENT OF STABILIZATION OF REFIOM AND OTHER LIQUID INDUSTRIAL WASTES |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2007
- 2007-05-04 FR FR0703257A patent/FR2915691B3/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2915691B3 (en) | 2009-03-27 |
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