Calcination des Sédiments de Dragage Contaminés - Thèses de l ...
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Chapitre I : Synthèse bibliographique Figure 2: Le devenir du sédiment de dragage selon le taux de contamination [12] I-1.3 Caractéristiques géochimiques et minérales des sédiments Les principaux minéraux constituant la matrice du sédiment sont le quartz, le feldspath, les carbonates et les argiles (dont les trois principaux sont la kaolinite, l’illite et la smectite). La fraction organique se présente sous des formes très variées : débris végétaux, micro-organismes, colloïdes humiques,… I-1.3.1 Les argiles Les argiles, en sédimentologie, regroupent l’ensemble des matériaux dont les particules n’excédent pas 2µm de diamètre équivalent. Ces minéraux sont des silicates d’aluminium hydratés qui représentent une structure cristalline en feuillets [17]. Dans les particules d’argile, on distingue deux corps minéraux : la silice tétraédrique (SiO 4 ) et l’hydroxyde d’aluminium (Al(OH) 6 ), qui constituent les deux structures de base à partir desquelles sont construites toutes les argiles. 30
Chapitre I : Synthèse bibliographique Propriétés physiques et chimiques : - Une surface importante pour un volume faible : les argiles se présentent sous forme de particules hexagonales, en plaques ou en fibres. Leur petite taille et leurs formes particulières confèrent aux argiles une surface spécifique de 5 jusqu’à 800m²/g [10]. Cette particularité conditionne pour partie bon nombre de propriétés à l'échelle macroscopique telles que la capacité de sorption due à la présence de sites SiOH et AlOH à la surface et en bordure des feuillets. - La capacité de gonfler en présence d'eau : certains minéraux argileux (smectites, vermiculites, saponites) ont la capacité d'incorporer dans leur structure des molécules d'eau. Cette eau en position interfoliaire, modifie la dimension des feuillets en provoquant leur gonflement. Cette capacité d'hydratation et de gonflement peut être réversible ou non, selon les argiles, en fonction de la pression et de la température. - La capacité d'échanger des éléments avec leur environnement : en fonction des substitutions dans les feuillets d'argile, ceux-ci présentent une charge électrique négative. Pour la compenser, les argiles (smectites, illites, vermiculites, saponites) fixent des cations en position interfoliaire (Na, Ca, K). Ces cations, entourés d'un nombre variable de molécules d'eau, ont la possibilité de s'échanger avec ceux contenus dans la solution environnante, en fonction du degré d'affinité pour la surface de l'argile. I-1.3.2 les carbonates Les sédiments littoraux des basses latitudes sont à dominance carbonatée. Les carbonates jouent un rôle important dans les sols et sédiments, leur équilibre de dissolution contrôle partiellement le pH et une teneur élevée en carbonates rend le sédiment alcalin et favorise ainsi l’ensemble des modes de fixation. De plus, la surface des carbonates est le siège de phénomènes de sorption des ions métalliques : précipitation et adsorption [18]. I-1.3.3 Les constituants organiques Les composés organiques rencontrés dans les sédiments sont essentiellement naturels [8]. Ils peuvent être à l’état libre ou en association avec les constituants minéraux. On distingue des constituants de nature bien définie, hérités des plantes et des animaux. 31
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Propriétés physiques et chimiques :<br />
- Une surface importante pour un volume faible : les argiles se présentent sous<br />
forme <strong>de</strong> particules hexagonales, en plaques ou en fibres. Leur petite taille et leurs<br />
formes particulières confèrent aux argiles une surface spécifique <strong>de</strong> 5 jusqu’à 800m²/g<br />
[10]. Cette particularité conditionne pour partie bon nombre <strong>de</strong> propriétés à l'échelle<br />
macroscopique telles que la capacité <strong>de</strong> sorption due à la présence <strong>de</strong> sites SiOH et AlOH<br />
à la surface et en bordure <strong><strong>de</strong>s</strong> feuillets.<br />
- La capacité <strong>de</strong> gonfler en présence d'eau : certains minéraux argileux<br />
(smectites, vermiculites, saponites) ont la capacité d'incorporer dans leur structure <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
molécules d'eau. Cette eau en position interfoliaire, modifie la dimension <strong><strong>de</strong>s</strong> feuillets en<br />
provoquant leur gonflement. Cette capacité d'hydratation et <strong>de</strong> gonflement peut être<br />
réversible ou non, selon les argiles, en fonction <strong>de</strong> la pression et <strong>de</strong> la température.<br />
- La capacité d'échanger <strong><strong>de</strong>s</strong> éléments avec leur environnement : en fonction <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
substitutions dans les feuillets d'argile, ceux-ci présentent une charge électrique négative.<br />
Pour la compenser, les argiles (smectites, illites, vermiculites, saponites) fixent <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
cations en position interfoliaire (Na, Ca, K). Ces cations, entourés d'un nombre variable<br />
<strong>de</strong> molécules d'eau, ont la possibilité <strong>de</strong> s'échanger avec ceux contenus dans la solution<br />
environnante, en fonction du <strong>de</strong>gré d'affinité pour la surface <strong>de</strong> l'argile.<br />
I-1.3.2 les carbonates<br />
Les sédiments littoraux <strong><strong>de</strong>s</strong> basses latitu<strong><strong>de</strong>s</strong> sont à dominance carbonatée.<br />
Les carbonates jouent un rôle important dans les sols et sédiments, leur équilibre<br />
<strong>de</strong> dissolution contrôle partiellement le pH et une teneur élevée en carbonates rend le<br />
sédiment alcalin et favorise ainsi l’ensemble <strong><strong>de</strong>s</strong> mo<strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>de</strong> fixation. De plus, la surface<br />
<strong><strong>de</strong>s</strong> carbonates est le siège <strong>de</strong> phénomènes <strong>de</strong> sorption <strong><strong>de</strong>s</strong> ions métalliques :<br />
précipitation et adsorption [18].<br />
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Les composés organiques rencontrés dans les sédiments sont essentiellement<br />
naturels [8]. Ils peuvent être à l’état libre ou en association avec les constituants<br />
minéraux.<br />
On distingue <strong><strong>de</strong>s</strong> constituants <strong>de</strong> nature bien définie, hérités <strong><strong>de</strong>s</strong> plantes et <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
animaux.<br />
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