Stabilisation/solidification des déchets : perturbation de l'hydratation du ciment Portland par les substances contenues dans les boues d'hydroxydes métalliques

par Jean-Noël Diet

Thèse de doctorat en Sciences et techniques du déchet

Sous la direction de Pierre Moszkowicz.

Soutenue en 1996

à Lyon, INSA , dans le cadre de école doctorale non créée , en partenariat avec LAEPSI - Laboratoire d'Analyse Environnementale des Procédés et Systèmes Industriels (Lyon, INSA) (laboratoire) .


  • Résumé

    Les nouvelles dispositions législatives et réglementaires françaises imposent une stabilisation des déchets industriels spéciaux dits « ultimes » avant leur stockage en décharge. Parmi ceux-ci, le principal déchet de l'activité des traitements de surface, les boues d'hydroxydes métalliques, devront être stabilisés à partir du 30 mars 1998. Nous avons étudié les interactions entre ce type de déchets et le liant utilisé pour sa stabilisation. Nous avons fabriqués des boues d'hydroxydes métalliques simples représentatives des déchets réels. Grâce à différentes techniques d'observation (diffraction des rayons X, microscopie électronique à balayage, calorimétrie adiabatique) nous avons suivi les perturbations de l'hydratation de deux ciments Portland mélangés à ces boues. Après quelques essais préliminaires, ayant montré l'influence néfaste du zinc sur l'hydratation du ciment Portland, l'essentiel de notre travail a porté sur les effets dus au chrome. Celui-ci accélère la prise du ciment. Les observations macroscopiques ne révèlent pas d'autre perturbation sensible de l'hydratation, tant que le rapport massique boue/ciment ne dépasse pas 2. Au-delà de ce seuil, l'hydratation est fortement contrariée. Le mode de fixation du chrome dans la matrice solidifiée dépend du degré d'oxydation de cet élément. Le chrome III peut être présent sous forme d'hydroxyde de chrome, ou lié aux silicates de calcium et aux sulfates, ou substitué à l'aluminium dans les aluminates de calcium hydratés. Le chrome VI (ions chromates) peut précipiter sous une forme soluble (chromates alcalins) ou se conjuguer aux éléments apportés par le ciment. On montre en particulier la présence d'un homologue chromaté d'un sulfoaluminate de calcium et de sodium. Enfin, quelques essais de lixiviation ont montré une bonne rétention du chrome III. Seul le chrome VI semble s'échapper de la matrice.

  • Titre traduit

    = Stabilization/solidification of wastes : Perturbation of the Portland cement hydration by heavy metal hydroxide sludge components addition


  • Résumé

    With the new French laws in the hazardous waste management field, a lot of industrial waste have to be stabilized/solidified before landfilling. This is the case of heavy metal hydroxide sludge generated by the electroplating industry, which have to be stabilized after the 30th of March, 1998. The aim of this work is to study the interactions between this kind of waste and Ordinary Portland Cement (OPC). Simple synthetic hydroxide sludges were used in place of real waste. The perturbation of the hydration of OPC/sludge mixes was carried out using XRD, SEM and adiabatic calorimetry. Preliminary experiments showed that zinc strongly inhibits hydration, so what we have concentrated or work on chromium sludge. Chromium accelerate initial set of OPC. No evidence of real perturbation was observed under a sludge/cement mass ratio of 2. For greater ratios, hydration was strongly affected. The fixation mode of chromium in cement matrices depends on its oxidation state. Chromium III can be present as hydroxide, or associated with calcium silicate and sulfate, and can substitute for alumina in calcium aluminate hydrates. Chromium VI (chromate ion) can precipitate as soluble alkali chromate, and can substitute for sulfate ion in sulfoaluminate hydrates. For instance, we have observed a chromate-substituted sulfoaluminate of calcium and sodium. Finally, a short study of the leaching behaviour of solidified mixes showed a good retention of chromium III. Only chromium VI was found in the leachates.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (170 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Accessible pour le PEB
  • Cote : C.83(1891)
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