Etude du comportement à la lixiviation d’un laitier manganifère issu de la valorisation des piles alcalines & salines

Study of the leaching behavior of a Mn-rich slag from alkaline batteries recycling

• Auteur / Autrice : Priscilla Pareuil
• Direction : Jean-Claude Bollinger, François Bordas, Emmanuel Joussein
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Eau, Sol, Environnement
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déchets -- Valorisation

Polluants

Lixiviation

Produit de lixiviation

Déchets

Environnement

Résumé

La production de ferromanganèse issue de la valorisation des piles alcalines & salines par traitement pyrométallurgique génère la formation de co-produits, dont le laitier manganifère. Ce laitier peut être soit considéré comme un déchet (décharge), soit en tant que matière première secondaire (construction routière, minerai de Mn, …). Quel que soit le devenir envisagé, son éventuelle dangerosité vis-à-vis de l’environnement doit être évaluée en raison de sa teneur en éléments métalliques (EM). L’objectif de cette étude a donc été d�����évaluer son comportement lorsqu’il se trouve soumis à différentes conditions de lixiviation. La méthodologie de ces travaux est basée sur l’approche hiérarchique proposée par la procédure normalisée européenne EN 12920. Les tests de lixiviation normalisés et référencés dans la législation ont permis de situer le laitier manganifère dans un cadre réglementaire. Cependant, la compréhension des mécanismes de mobilisation nécessite une étude plus approfondie. Ainsi, ces travaux ont pris en compte l’influence des conditions opératoires (ex. PH, Eh et rapport liquide/solide) sur la mobilité des EM. L’association de ces résultats à la caractérisation des phases solides et à la modélisation géochimique (code KINDIS(P)) a permis de mettre en évidence que la mobilité des EM était gouvernée par des phénomènes de dissolution/précipitation, plus ou moins favorisés selon les conditions opératoires. La simulation des conditions environnementales en laboratoire étant difficile, une étude in-situ du comportement du laitier manganifère a été réalisée permettant de mettre en exergue l’influence de la présence d’un sol sur la mobilité des EM via la présence de la matière organique et des phases colloïdales.

Ferromanganese alloy production from alkaline batteries recycling by pyrometallurgical processes generates coproduct formation including Mn-rich slag. This one can be considered either as a waste (landfill) or as a secondary raw material (road construction, Mn ore …). In both cases, environmental safety has to be investigated because of the potential mobility of their metallic elements (ME) constituents. The aim of this study is to evaluate its behavior when it is submitted to different leaching conditions. The methodology used in this work is based on the hierarchical approach proposed by the European standard procedure EN 12920. Standard leaching tests which present a legal value allowed to place the Mn-rich slag from a regulatory point of view. Nevertheless, understanding leaching mechanisms requires further investigations. Thus, this study considered the influence of operational conditions (i. E. PH, Eh and liquid/solid ratio) on the ME mobility. The combination of these results to solid phases characterization and geochemical modeling (KINDIS(P) code) allowed to evidence that ME mobility was governed by dissolution/precipitation phenomenon, more or less favored by operational conditions. The simulation of environmental conditions in laboratory is difficult, the study of in-situ alteration of the Mn-rich slag was performed and highlighted the influence of the presence of the soil on the ME mobility through the presence of organic matter and colloidal fraction.