Etude des procédés de stabilisation/solidification (des déchets solides poreux) à base de liants hydrauliques ou de liants bitumineux

= Study of stabilization/solidification processes of solid porous wastes : hydraulic binders or bitumen-based processes

• Auteur / Autrice : Christelle Sing-Tenière
• Direction : Pierre Moszkowicz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matiere
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale de Chimie (Lyon2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAEPSI - Laboratoire d'Analyse Environnementale des Procédés et Systèmes Industriels (Lyon, INSA1995-2007)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Moszkowicz, Alain Navarro, Didier Lecomte, Roger Struillou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Lecomte, Roger Struillou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lixiviation

Déchets -- Élimination

Charbon actif

Catalyseurs au vanadium

Déchets industriels

Déchets

Résumé

Cette recherche est consacrée à l'étude des moyens de définir des procédés de stabilisation/solidification de déchets industriels spécifiques. Les déchets étudiés sont un catalyseur usé contenant du vanadium V(V) et un charbon actif pollué par de l'iode. Nous montrons que la capacité d'absorption d'eau liée à la porosité du déchet est le facteur prépondérant pour la mise au point du traitement; le choix du liant adéquat pour ce traitement étant suggéré par les résultats du comportement à la lixiviation du déchet brut. Un procédé de traitement exploitant un liant hydraulique et un protocole mettant en œuvre un liant bitumineux sont mis au point puis testés. Dans les deux cas, il apparaît que les caractéristiques physico-chimiques du liant et les conditions du mélange déchet-liant ont une influence déterminante sur l'efficacité du traitement. Ainsi nous observons que la solubilité des déchets bruts dans les lixiviats du liant hydraulique est liée à l'efficacité de ce dernier à stabiliser chimiquement. Dans le cas du liant bitumineux, le caractère prépondérant vis-à-vis du traitement est sa viscosité. Le protocole de mélange déchet-liant hydraulique, repose sur un ordre précis d’incorporation des constituants et sur le respect d'un rapport de proportions que nous définissons. Le processus de mélange déchet-liant bitumineux s'avère surtout dépendant de la température d'ouvrabilité et du temps de séjour à cette température. Nous proposons une formule empirique qui permet d'évaluer ce dernier. Après traitement des deux déchets, il apparaît que le vanadium bien que réduit en V(IV) par le liant bitumineux n'est pas plus stable ; le liant hydraulique, en intégrant le vanadium dans ses hydrates, est le plus efficace à traiter le catalyseur. L'iode n'est stabilisé chimiquement par aucun de ces liants cependant le liant bitumineux en assurant une plus grande rétention physique constitue le meilleur traitement pour le charbon. Cette méthodologie qui repose sur la relation déchet-liant fournit des résultats acceptables du point de vue de la stabilisation/solidification par les deux liants. Elle ouvre des perspectives intéressantes compte tenu du nombre de liants hydrauliques et bitumineux existants.

This research is devoted to the analysis of means used to define stabilization/solidification processes of specific industrial wastes. The selected wastes are a used catalyst containing vanadium V(V) and an activated charcoal polluted by iodine. We have shown that the water absorption capability, which is linked to the waste porosity, is the key factor of a treatment; the choice of the adequate binder for this treatment is suggested by the behavior of the bulk waste during leaching. Two treatment processes, one based on hydraulic binder stabilization and the other based on bitumen stabilization, are developed and tested. In both cases, it appears that the physical and chemical properties of the binder and the mixing of the waste and the binder determine the efficiency of the treatment. Thus we observed that the effectiveness of the hydraulic binder to chemically stabilize the bulk waste is linked to the waste solubility level in the binder leachates. Regarding bitumen, it appears that the treatment efficiency mainly depends on bitumen viscosity. The waste/hydraulic binder mixing process is based on a selected order of constituents’ incorporation and on selected proportions ratio. The waste/bitumen mixing process proved to depend on two parameters: the workability temperature and the residence time at this temperature We propose an empirical model that allows to evaluate the latter. After treatment of the two wastes using both processes, it appeared that although vanadium is reduced in V(IV) by bitumen, it is not more stable. By incorporating vanadium in its hydrates, the hydraulic binder chemically stabilizes the waste. It is therefore more efficient to treat the catalyst. Iodine is not chemically stabilized by these binders. However, by ensuring a greatest physical retention, the bitumen-based process constitutes the best approach for charcoal treatment. This methodology, based on the link between waste and binder, provides acceptable results on the viewpoint of the stabilization/solidification by two different binders. It opens interesting perspectives considering the number of existing hydraulic binders and bitumen.