Transformation des boues de papeterie en pouzzolanes artificielles
par Ahcene Amrouz
Thèse de doctorat en Méthodes de conception en bâtiment et techniques urbaines
Sous la direction de Jean Pera.
Soutenue en 1996
à Lyon, INSA , dans le cadre de Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique (MEGA) (Villeurbanne) , en partenariat avec URGC - Unité de Recherche en Génie Civil (Lyon, INSA) (laboratoire) .
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Résumé
En Europe de l'Ouest, l'industrie papetière génère chaque année environ 6 millions de tonnes de boues issues principalement des opérations de désencrage et de traitement des eaux résiduaires. Ces boues contiennent autour de 60% de matières sèches composées principalement de fibres cellulosiques, de kaolinite et de calcite. Pour éviter leur mise en décharge de plus en plus onéreuse, il est proposé de les transformer en pouzzolanes de synthèse utilisables dans l'industrie du béton. La transformation consiste en une calcination à moyenne température (700-750°C) qui a pour résultat la déshydroxylation de la kaolinite et l'élaboration de métakaolin, pouzzolane très réactive. L'étude est d'abord menée sur une boue de désencrage et une boue de station d'épuration afin de déterminer les conditions optimales de calcination. En dépit d'une teneur en kaolinite inférieure, les boues conduisent à des pouzzolanes plus réactives que des métakaolins purs. Cette activité est liée à l'apparition de défauts superficiels au cours de la cuisson, mis en évidence par thermodésorption. Dans un deuxième temps, l'étude est étendue à quatorze autres boues et une corrélation linéaire multiple montre que la réactivité des boues est essentiellement liée à leur teneur en kaolinite, à la quantité de calcite décarbonatée et à la présence de défauts superficiels. La granulométrie et la surface spécifique ne jouent qu'un rôle mineur.
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Titre traduit
= Transformation of paper sludge in a synthetic pozzolan
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Résumé
The paper industry generates a lot of sludges (around 6 million tonnes/year in Western Europe)which contain about 60% of dry matter mainly composed of cellulose fibres, kailinite and calcite. The present study deals with an original way of valorisation of such wastes : the production of metakaolin by calcining paper sludge in the temperature range of 700°C to 800°C. After calcination, pastes containing 50% calcium hydroxide and 50% brunt sludge are hydrated and the lime consumption investigated by DTA. The results obtained show that a very reactive pozzolan is produced by calcining paper slugde at 700 or 750°C for 2 or 5 hrs. Despite of a smaller kaolinite content, the burnt paper sludge exhibits more pozzolanic activity than commercially available matakaolins, specially at early ages. Thermodesorption analyses show that this higher activity is due to the presence of superficial defects which occur during the sludge calcination. The study carried out on 14 sludges also points out that the main factors affecting the reactivity of calcined sludge are the kaolinite, the quantity of calcite which decarbonates during calcination and the superficial defects. Particle size distribution and specific surface area have slight influence.
