Calcination des Sédiments de Dragage Contaminés - Thèses de l ...

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Chapitre I : Synthèse bibliographique I-2 Comportement de la matière organique et de la matrice minérale du sédiment pendant le traitement thermique I-2.1 Introduction Les sédiments de dragage sont constitués généralement d’une fraction organique et d’une fraction minérale (voir I-1.4.2). Plusieurs techniques sont actuellement disponibles pour traiter thermiquement les sédiments de dragage (voir I-1.5.1.5). Nous nous intéressons plus particulièrement à la calcination dans la suite de cette étude. La calcination en four tournant consiste à faire écouler le sédiment déjà séché dans un cylindre rotatif légèrement incliné et chauffé directement par une flamme ou bien indirectement par les parois. La majeure partie des constituants organiques se décompose par la chaleur pendant la calcination, tandis que les composés minéraux et ne se dégradent pas. Cependant, plusieurs transformations physico-chimiques sont observées. Ce sont des transformations bien connues dans le traitement à haute température des composés minéraux. Une des transformations les plus connues est le frittage thermique que nous abordons plus longuement dans ce manuscrit. I-2.2 Comportement de la matière organique I-2.2.1 Décomposition thermique de la matière organique Du fait de leur hétérogénéité et de leur faible teneur en matières organiques souvent inférieure à 10%, la partie combustible du sédiment est très faible [65]. L’analyse thermogravimétrique (ATG) couplée à la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) permettent de suivre la décomposition de la matière organique pendant la calcination du sédiment. Ces techniques d’analyse se sont d’abord répandues pour les études des sols à partir des années 1970-1980, [66 , 67 , 68], puis ont été étendues au traitement des sédiments dans les années 1990 [69]. Les courbes d’ATG montrent la perte de masse du sédiment en fonction de la température de calcination. De nombreuses études ont préconisé que la perte de masse enregistrée lors de l’analyse thermique du sédiment était égale à environ 8% à 10% de la masse initiale pour une calcination jusqu’à 800°C. La décomposition de la matière 48
Chapitre I : Synthèse bibliographique organique du sédiment étant normalement achevée à ce niveau thermique [11 , 59 , 70 , 71]. La quantité de matière organique peut être obtenue pour la différence entre la perte de masse déterminée par l’analyse thermogravimétrique et la masse initiale du sédiment. Dans la plupart des cas, la plus grande perte de masse pour les sédiments est située entre 200°C et 600°C. Cet intervalle de température coïncide avec d’autres résultats de décompositions thermiques obtenues pour d’autres composés organominérales (sols, charbons, biomasse) [72 , 73 , 74] . Les études de Hu et ses collègues sur la décomposition en matière organique du sédiment provenant du Suzhou en Chine, présentent, par exemple, une perte de masse de l’ordre de 7% pour une température de calcination de 800°C [70] . Les courbes ATG- DSC du sédiment de Suzhou sont présentés dans le graphique suivant. Figure 5: Courbe ATG-DTG du sédiment de Suzhou Les carbonates se dégradent différemment pendant le traitement thermique. Les températures de dégradation de quelques carbonates sont présentées dans le tableau 8. 49
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CALCINATION DES SEDIMENTS DE DRAGAG
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