Calcination des Sédiments de Dragage Contaminés - Thèses de l ...
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Conclusion générale quantité de métaux présents dans la fraction résiduaire augmente progressivement et nettement sous l’effet de la température, pour tous les métaux lourds, ce qui confirme leurs stabilisations. Ces résultats montrent aussi que la concentration renforce la stabilisation déjà observée dans l’étape de phosphatation. En ce qui concerne les matières organiques, à partir de 400°C, les composés organiques sont quasiment dégradés. Cela se traduit par une augmentation de la porosité et de la surface spécifique. Une fois débarrassée de ses constituants organiques, la matrice minérale restante ne présente plus de transformations chimiques notables. Cependant, On observe une évolution texturale. En effet, la surface spécifique diminue considérablement suivie d’une densification et d’un grossissement des grains. La conjugaison de ces différentes transformations texturales et structurales mises en évidence nous montrent la présence du phénomène de frittage confirmée par les images MEB réalisées sur les sédiments calcinés. En plus de cela, ces évolutions physiques nous permettent aussi de constater que les propriétés du sédiment peuvent être contrôler pendant la calcination. Des expériences ont été également réalisées sur un pilote. Deux paramètres essentiels ont été étudiés, il s’agit de la température et du temps de séjour. Il a été démontré que leur influence est notable sur les propriétés du sédiment. On a remarqué que la surface spécifique est fortement influencée par la température de calcination et le temps de séjour. On peut globalement dire que la surface spécifique baisse avec l’augmentation de la température de calcination et l’allongement du temps de séjour. C’est le phénomène du frittage thermique. Il est alors possible de contrôler les propriétés physiques pendant la calcination. Cela ouvre des perspectives très prometteuses en ce qui concerne la valorisation matière des sédiments traités NOVOSOL ® . D’autre part, Les résultats ont montré une bonne adéquation entre les résultats obtenus à l’échelle laboratoire et ceux obtenus sur le pilote. 162
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 calcination 91 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 ........................................................ 98 163
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Table <strong><strong>de</strong>s</strong> figures<br />
Figure 1 : Diagramme triangulaire pour classer le sédiment selon leur texture [4] ............... 23<br />
Figure 2: Le <strong>de</strong>venir du sédiment <strong>de</strong> dragage selon le taux <strong>de</strong> contamination [12]............... 30<br />
Figure 3: Le pilote <strong>de</strong> phosphatation et <strong>de</strong> calcination NOVOSOL ® .................................... 44<br />
Figure 4: Schéma simplifié du procédé <strong>de</strong> calcination du procédé NOVOSOL ® .................. 45<br />
Figure 5: Courbe ATG-DTG du sédiment <strong>de</strong> Suzhou............................................................ 49<br />
Figure 6 : Mécanisme du frittage [94].................................................................................... 52<br />
Figure 7: Evolution <strong>de</strong> la <strong>de</strong>nsité relative au cours <strong><strong>de</strong>s</strong> étapes <strong>de</strong> <strong>de</strong>nsification [94]............. 53<br />
Figure 8: Les différents déplacements <strong>de</strong> matière au cours <strong>de</strong> la première étape du frittage<br />
entre <strong>de</strong>ux grains [94] ...................................................................................................... 55<br />
Figure 9: Géométrie à <strong>de</strong>ux particules pour prédire l’étape initiale <strong>de</strong> la <strong>de</strong>nsification ........ 60<br />
Figure 10 : Evolution <strong>de</strong> la <strong>de</strong>nsité en fonction <strong>de</strong> la surface spécifique............................... 63<br />
Figure 11: Diffractogramme <strong><strong>de</strong>s</strong> rayons X du sédiment phosphaté <strong>de</strong> Vraimont.................. 78<br />
Figure 12 : Diffractogramme <strong><strong>de</strong>s</strong> rayons X du sédiment phosphaté <strong>de</strong> Dampremy .............. 78<br />
Figure 13: Courbes ATG/DSC du sédiment phosphaté <strong>de</strong> Vraimont .................................... 79<br />
Figure 14: Courbe ATG/DSC du sédiment phosphaté <strong>de</strong> Dampremy ................................... 80<br />
Figure 15: Courbes dilatométriques pour les sédiments SV et SD ........................................ 81<br />
Figure 16: Evolution du taux <strong>de</strong> carbone total ....................................................................... 88<br />
Figure 17: Le four tubulaire horizontal et son dispositif <strong>de</strong> barbotage <strong><strong>de</strong>s</strong> gaz ..................... 90<br />
Figure 18: Concentrations en métaux lourds du sédiment SV soli<strong>de</strong> pendant la calcination 91<br />
Figure 19 : Répartitions du Zn entre le soli<strong>de</strong> et le gaz.......................................................... 92<br />
Figure 20: Répartitions du Pb entre le soli<strong>de</strong> et le gaz........................................................... 92<br />
Figure 21: Répartitions du Cd entre le soli<strong>de</strong> et le gaz .......................................................... 93<br />
Figure 22: Répartitions <strong>de</strong> l’As entre le soli<strong>de</strong> et le gaz ........................................................ 93<br />
Figure 23: Fusion <strong><strong>de</strong>s</strong> sédiments SV à 900°C et à 1000°C (MEB)........................................ 95<br />
Figure 24: Evolutions <strong><strong>de</strong>s</strong> concentrations en métaux lourds du sédiment SD soli<strong>de</strong> et dans le<br />
gaz pendant la calcination................................................................................................ 96<br />
Figure 25: Répartitions <strong>de</strong> l’As entre le soli<strong>de</strong> et le gaz ........................................................ 97<br />
Figure 26: Répartitions du Pb entre le soli<strong>de</strong> et le gaz........................................................... 97<br />
Figure 27: Répartitions du Cd entre le soli<strong>de</strong> et le gaz .......................................................... 98<br />
Figure 28: Répartitions <strong>de</strong> l’As entre le soli<strong>de</strong> et le gaz ........................................................ 98<br />
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