Conception des granules pour des barrières anti-pollution : application de la méthode Taguchi des plans d'expériences

par Minh-Quang Le Nguyen

Thèse de doctorat en Mécanique des sols

Sous la direction de Jean-Louis Favre.


  • Résumé

    La réalisation des barrières anti-pollution pour protéger le sol et les nappes phréatiques contre diverses sources de contamination repose d'abord sur l'imperméabilité des barrières et aussi sur leur capacité à retenir des espèces polluantes migrant vers l'extérieur lorsque l'on confère aux matériaux constitutifs de la barrière des propriétés spécifiques de rétention. Dans le cadre d'un programme de recherche pour la mise au point d'un nouveau produit Ecosol (commercialisé par l'entreprise Soletanche) sous forme de granules pour des barrières anti-pollution, nous avons réalisé une étude du procédé de fabrication et de la caractérisation des propriétés des produits. La fabrication a été effectuée au moyen d'un plateau granulateur. Plusieurs paramètres liés a cet appareil ainsi qu'aux matériaux à granuler ont montré leur influence aussi bien sur la production que sur les caractéristiques mécaniques et physiques des granules: la position d'alimentation en eau et en poudre, le débit d'alimentation, l'angle d'inclinaison et la vitesse de rotation du plateau, la proportion de ciment et d'argile dans le mélange. En ce qui concerne la capacité de rétention des granules en métaux lourds (CD#2#+, PB#2#+, ZN#2#+), les facteurs concernant les granules, le milieu et les polluants sont à prendre en considération. Grace à la méthode des plans d'expériences, nous avons pu planifier rigoureusement le nombre d'essais et la façon de les exécuter. De ce fait, nous avons limite ce nombre au minimum nécessaire en gardant toutes les possibilités d'en tirer les informations souhaitées avec une bonne précision. Le calcul des effets des facteurs et des interactions a permis d'établir des modèles représentant le procédé de fabrication des granules et leurs caractéristiques. Dans le premier chapitre, nous passons en revue les problèmes actuels de traitement et de stockage des déchets, de protection et de traitement des eaux ainsi que les lois en vigueur relative à ces sujets. Le deuxième chapitre est consacré à la théorie de l'aglomération tandis que le troisième est orienté vers le plateau régulateur, l'appareil utilisé par la suite pour fabriquer les granules. La théorie de l'agglomération nous permet de connaître les mécanismes de la granulation, la cinétique de ce procédé et les techniques d'évaluation des produits ainsi fabriqués. Quand au plateau granulateur, c'est un des appareils les plus utilisés dans l'histoire de la granulation. Nous étudions alors les paramètres liés au matériel et à la matière première à granuler car ces facteurs vont décider du taux de production et des caractéristiques des granules obtenus. Nous suivrons tout au long du chapitre 4 la méthode des plans d'expériences en général et celle développée par Taguchi en particulier. Ensuite nous examinons les étapes nécessaires pour élaborer un plan d'expérience répondant à notre besoin, la technique d'exécution de ces expériences et enfin les calculs et l'interprétation des résultats. Le chapitre 5 présente la fabrication et la détermination des propriétés mécaniques et physiques des granules. Le dernier chapitre est consacré aux essais de rétention des métaux lourds (Cd, Pb et Zn) par des granules. En premier lieu, nous résumons les mécanismes de rétention des métaux lourds par des mélanges argiles-ciment : l'absorption et la précipitation. En se fondant sur les connaissances des travaux antérieurs dans ce domaine et sur les paramètres propres à notre sujet, nous établissons un plan d'expériences que nous réalisons en vue de déterminer la capacité des granules en matière de rétention des métaux lourds. L'interpétation des résultats obetnus nous permet d'abord d'identifier les facteurs pouvant intervenir dans la rétention, et aussi de classer les métaux étudiés dans l'ordre d'affinité.

  • Titre traduit

    Conception of granules for anti-pollution barriers : application of the Taguchi experimental design method


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Informations

  • Détails : 1 vol. (261 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 114 réf.

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 57111
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