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

Ramaroson Jocelyn

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Table des figures Figure 1 : Diagramme triangulaire pour classer le sédiment selon leur texture [4]............... 23 Figure 2: Le devenir du sédiment de dragage selon le taux de contamination [12]...............30  Figure 3: Le pilote de phosphatation et de calcination NOVOSOL.................................... 44  Figure 4: Schéma simplifié du procédé de calcination du procédé NOVOSOL.................. 45 Figure 5: Courbe ATG-DTG du sédiment de Suzhou............................................................49 Figure 6 : Mécanisme du frittage [94]....................................................................................52 Figure 7: Evolution de la densité relative au cours des étapes de densification [94].............53 Figure 8: Les différents déplacements de matière au cours de la première étape du frittage entre deux grains [94]...................................................................................................... 55 Figure 9: Géométrie à deux particules pour prédire l’étape initiale de la densification ........60 Figure 10 : Evolution de la densité en fonction de la surface spécifique............................... 63 Figure 11: Diffractogramme des rayons X du sédiment phosphaté de Vraimont.................. 78 Figure 12 : Diffractogramme des rayons X du sédiment phosphaté de Dampremy ..............78 Figure 13: Courbes ATG/DSC du sédiment phosphaté de Vraimont ....................................79 Figure 14: Courbe ATG/DSC du sédiment phosphaté de Dampremy................................... 80 Figure 15: Courbes dilatométriques pour les sédiments SV et SD ........................................81 Figure 16: Evolution du taux de carbone total .......................................................................88 Figure 17: Le four tubulaire horizontal et son dispositif de barbotage des gaz .....................90 Figure 18: Concentrations en métaux lourds du sédiment SV solide pendant la calcination91 Figure 19 : Répartitions du Zn entre le solide et le gaz..........................................................92 Figure 20: Répartitions du Pb entre le solide et le gaz........................................................... 92 Figure 21: Répartitions du Cd entre le solide et le gaz ..........................................................93 Figure 22: Répartitions de l’As entre le solide et le gaz ........................................................93 Figure 23: Fusion des sédiments SV à 900°C et à 1000°C (MEB)........................................95 Figure 24: Evolutions des concentrations en métaux lourds du sédiment SD solide et dans le gaz pendant la calcination................................................................................................96 Figure 25: Répartitions de l’As entre le solide et le gaz ........................................................97 Figure 26: Répartitions du Pb entre le solide et le gaz........................................................... 97 Figure 27: Répartitions du Cd entre le solide et le gaz ..........................................................98 Figure 28: Répartitions de l’As entre le solide et le gaz ........................................................98

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Figure 29: Fusion des sédiments SD à 900°C et à 1000°C (MEB)........................................99 Figure 30: Distribution du Zn dans les sédiments SV..........................................................103 Figure 31: Distribution du Zn dans les sédiments SD..........................................................103 Figure 32: Distribution du Pb dans les sédiments SV.......................................................... 104 Figure 33: Distribution du Pb dans les sédiments SD.......................................................... 105 Figure 34: Distribution du Cd dans les sédiments SV..........................................................106 Figure 35: Distribution du Cd dans les sédiments SD..........................................................106 Figure 36: Distribution de l’As dans les sédiments SD e.....................................................108 Figure 37: Distribution de l’As dans les sédiments SD........................................................108 Figure 38: Evolutions de la surface spécifique en fonction de la température de calcination pour les sédiments SV et SD .........................................................................................111 Figure 39: Evolutions de la surface spécifique en fonction du temps de calcination, pour les sédiments SV et SD calcinés à 200°C et à 300°C .........................................................112 Figure 40: Evolutions de la surface spécifique en fonction du temps de calcination pour les sédiments SV................................................................................................................. 113 Figure 41: Evolutions de la surface spécifique en fonction du temps de calcination, pour les sédiments SD................................................................................................................. 113 Figure 42: Evolutions de la masse volumique en fonction de la température de calcination pour les sédiments SV et SD .........................................................................................114 Figure 43: Evolutions du diamètre moyen des particules d 50 en fonction de la température de calcination pour les sédiments SV et SD.......................................................................115 Figure 44: Images MEB montrant les évolutions texturales et le frittage pendant la calcination des sédiments ..............................................................................................116 Figure 45: Confrontation des données expérimentales pour le sédiment SV.......................118 Figure 46: Confrontation des données expérimentales pour le sédiment SD avec le modèle de Nicholson [122]............................................................................................................. 119 Figure 47: Le demi-angle de la section occupée par le lit des particules............................. 127 Figure 48: Diagramme de comportement du lit de particules de Mellmann [133].............. 128 Figure 49: Représentation selon une section transversale des flux thermiques ...................130 Figure 50: Four tournant pilote de l’EMAC.........................................................................132 Figure 51 : Schéma simplifié du four tournant pilote de l’EMAC.......................................133 Figure 52: Schéma simplifié du système de chauffage et de régulation du four rotatif.......134 Figure 53: Schéma simplifié des cannes portant les thermocouples.................................... 134

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Figure 54: Courbes d’étalonnage du couloir vibrant............................................................136 Figure 55: Diagramme de Mellmann [133] appliqué à l’écoulement du sédiment phosphaté au four tournant..............................................................................................................137 Figure 56: Taux de poussières à la sortie du four.................................................................138 Figure 57: Comportement thermique du sédiment SV à 800°C...........................................144 Figure 58: Taux de carbone total des sédiments SV et SD pendant la calcination.............. 147 Figure 59: Surface spécifique des sédiments SV et SD en fonction de la température .......148 Figure 60: Surfaces spécifiques moyennes des sédiments SV et SD en fonction de la température de calcination............................................................................................. 148 Figure 61: Images MEB du sédiment SD montrant le frittage thermique............................149 Figure 62: Diamètre moyen des particules d 50 des sédiments SV et SD.............................. 150 Figure 63:Masse volumique des sédiment SV et SD .........................................................150 Figure 64: Comportement thermique du sédiment SD ; cas d’un chauffage non uniforme.151 Figure 65: Taux de carbone total des sédiments SD ............................................................152 Figure 66: Evolutions de la surface spécifique des sédiments SD....................................... 153 Figure 67: Masse volumique des sédiments SD calcinés.....................................................154 Figure 68: Diamètre moyen des particules d 50 pour les sédiments SD ................................ 154 Figure 69: Taux de carbone total en fonction du temps de séjour .......................................156 Figure 70: Surface spécifique en fonction du temps de séjour.............................................157 Figure 71: Diamètre moyen des particules d 50 ................... 158en fonction du temps de séjour Figure 72: Masse volumique en fonction du temps de séjour.............................................. 158

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