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Calcination des sédiments de dragage contamines. Etude des propriétés physico-chimiques - Résumé

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CALCINATION DES SEDIMENTS DE DRAGAGE CONTAMINES. ETUDE DES PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES ®Les travaux présentés s’inscrivent dans le cadre du procédé NOVOSOL développé par la société SOLVAY S.A. qui vise le traitement et la valorisation des sédiments de dragages contaminés en métaux lourds et en matières organiques. Ce procédé de traitement comporte deux étapes de traitements : chimique (phosphatation) et thermique (calcination). Les travaux présentés dans cette thèse ont porté sur le traitement thermique. Notre objectif est de comprendre le comportement physico-chimique du sédiment pendant la calcination. La connaissance des ces propriétés permettra d’utiliser le sédiment calciné dans différentes filières de valorisation, notamment le génie civil. Deux sédiments d’origines et de propriétés différents ont été étudiées. Après la caractérisation physico-chimique, l’étude du comportement des métaux lourds et des composés organiques pendant la calcination a été examiné. La distribution des métaux lourds entre la phase solide et la phase gazeuse a été étudiée et les résultats obtenus ont permis de montrer que l’essentiel des métaux lourds est piégé dans le solide. Les tests de disponibilité des métaux ont montré que les métaux lourds présents dans le solide traité sont bien stabilisés. Les résultats montrent aussi que la calcination renforce la stabilité des métaux lourds. La dégradation des composés organiques est effective à partir de 400°C. Dans la ...
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CALCINATION DES SEDIMENTS DE DRAGAGE CONTAMINES. ETUDE DES PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES ® Les travaux présentés s’inscrivent dans le cadre du procédé NOVOSOLdéveloppé par la société SOLVAY S.A. qui vise le traitement et la valorisation des sédiments de dragages contaminés en métaux lourds et en matières organiques. Ce procédé de traitement comporte deux étapes de traitements: chimique (phosphatation) et thermique(calcination). Les travaux présentés dans cette thèse ont porté sur le traitement thermique. Notre objectif est de comprendre le comportement physico-chimique du sédiment pendant la calcination. La connaissance des ces propriétés permettra d’utiliser le sédiment calciné dans différentes filières de valorisation, notamment le génie civil. Deux sédiments d’origines et de propriétés différents ont été étudiées. Après la caractérisation physico-chimique, l’étude du comportement des métaux lourds et des composés organiques pendant la calcination a été examiné. La distribution des métaux lourds entre la phase solide et la phase gazeuse a été étudiée et les résultats obtenus ont permis de montrer que l’essentiel des métaux lourds est piégé dans le solide. Les tests de disponibilité des métaux ont montré que les métaux lourds présents dans le solide traité sont bien stabilisés. Les résultats montrent aussi que la calcination renforce la stabilité des métaux lourds. La dégradation des composés organiques est effective à partir de 400°C. Dans la seconde partie, le comportement textural et structural du sédiment sous l’effet de la température a été étudié à l’échelle de laboratoire et à l’échelle pilote. Une augmentation de la surface spécifique est observée jusqu’à 400°C suivie d’une importante réduction qui s’accompagne d’une densification et d’un grossissement des particules. L’augmentation de la surface spécifique observée jusqu’à 400°C s’explique par la décomposition des matières organiques qui entraîne une augmentation de la porosité et donc de la surface spécifique ; au delà de 400°C, les évolutions conjuguées des propriétés sont dues au frittage thermique des sédiments induit par la formation de joint de grains par transport de matière à haute température. Les calcinations réalisées en four tournant pilote ont permis de montrer que les propriétés physiques (surface spécifique, densité, granulométrie) du sédiment dépendent des paramètres de calcination (temps de séjours, température de calcination, débit de chargement, angle d’inclinaison du four). D’une manière générale, les résultats montrent qu’une augmentation de la surface spécifique est liée à la fois à la réduction de la température de calcination et à l’allongement du temps de séjour. On note aussi un bon accord entre les résultats obtenus à l’échelle laboratoire par rapport à ce qui a été obtenu à l’échelle pilote. La taille des particules augmente quand la température de calcination est élevée à cause du frittage thermique. Ces résultats montrent qu’il est possible d’obtenir des produits en fin de procédé ayant des propriétés très différentes. Cela donne des perspectives intéressantes en terme de valorisation. CALCINATION OF CONTAMINATED DREDGED SEDIMENTS. STUDY OF CHEMICALS AND PHYSICALS PROPERTIES. ® The work presented deals with theNOVOSOL processdeveloped by SOLVAY S.A.Company. This aim to decompose the organics and stabilize heavy metalcontaining contaminated dredged sediment for beneficial reuse. This process comprises two stages: chemical treatment (addition of soluble phosphate) and the thermal treatment (calcination). Research presented is focused on the thermal treatment. Our objective is to understand the physicochemical behaviour of the sediment during the calcination. The understanding of the evolution on these properties will help for the beneficial reuse of the treated sediment in various industry such as the civil engineering. The characterization performed was followed by the investigation of the behaviour of heavy metals and the organic compounds during the calcination. The distribution of heavy metals between the solid phase and the gas phase were studied during the calcination and the result obtained showed majority of heavy metals are trapped in the solid. The leaching tests performed showed that heavy metals present in the residue are well stabilized. The degradation of the organic compounds is effective at 400°C. Afterwards, the structural change of the sediment during thermal treatment was investigated at laboratory scale and at pilot scale. An increase in specific surface is observed until 400°C followed by a signification reduction accompanied by a densification and growing of the particles. The increase in specific surface observed is the formation of pores observed by due to the decomposition of organics from 400°C to 1000°C. The combined evolutions of properties are due to the thermal sintering of the sediments induced by the formation of grain boundary driven by the mass transport at high temperature. The calcination in a rotary kiln showed that the physical properties (the specific surface, density, particle size) of the sediment depend on the calcination. parameters such as the residence time, calcination temperature, sediment flow rate were investigated. The results showed that the higher is the temperature the stronger is the sintering process that led to the significant particle growth.
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