Apports méthodologiques pour la modélisation du comportement à la lixiviation de résidus minéraux : application aux solidifiats de boues d'hydroxydes métalliques

par Olivier Peyronnard

Thèse de doctorat en Sciences de l'environnement industriel et urbain

Sous la direction de Pierre Moszkowicz et de Denise Blanc.

Soutenue en 2008

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Le comportement à la lixiviation de solidifiats de boues d'hydroxydes métalliques est étudié dans l'optique du développement de méthodologies pour la modélisation comportementale de la lixiviation de matrices minérales. Une telle modélisation nécessite l'identification et la quantification des phases minérales réagissant au cours de la lixiviation ou contrôlant le relargage des polluants (modèle chimique ou réactionnel). La méthodologie développée base la construction de ces modèles réactionnels sur l'association de tests de lixiviation et d'analyses minéralogiques du matériau. Cette approche combinée vise à établir les liens entre solubilisation des éléments (tests ANC et de dissolition sélective) et la minéralogie des matériaux (DRX et observations MEB-EDS avant et après lixiviation). Le test de dissolution sélective s'avère être un outil particulièrement efficient pour l'identification de ces liens puisqu'il dévoile les principales réactions de dissolution contrôlant la réponse du matériau à une attaque acide (analyse différentielle).

  • Titre traduit

    = Methodological contributions for the modelling of mineral wastes leaching behavior : application to stabilized/solidified hydroxide sludge


  • Résumé

    The leaching behavior of metallic hydroxides sludge stabilized/solidified by an hydraulic binder composed of Portland cement and coal fly ashes was studied in order to develop methodologies for modeling the leaching of mineral wastes. Such a modeling needs to identify and to quantify the mineral phases reacting during the leaching process and those controlling the release of pollutants. The methodology developed in this work proposes to build chemical models by associating leaching tests and mineralogical analysis. This combined approached permits to highlight links between mineralogy (XRD analysis and SEM-EDS observations on leached and unleached materials) and the leaching of elements (ANC test and differential acid neutralization analysis test). The differential acid neutralization analysis test was recognized as a useful test because it exhibits each dissolution reaction occurring during the acid attack of the studied material. Moreover, the targeted analysis of leachates permits to links the release of pollutants to these dissolution reactions. A method based on studying minerals stability in “realistic environment” using a numerical simulator was developed to identify these reactions. Thus a mineral assemblage was identified for representing each studied material and its response to an acid attack. Simulating the leaching behavior in realistic conditions required to couple this chemical model to a transport model. The development of this transport model was based on the release of soluble species (Na and K) during a Dynamic Monolithic Leaching Test (DMLT). The simulation of this DMLT resulting of the coupling of transport and chemical models, only permits a partial validation of the identified chemical models. Nevertheless, the evolutions of the materials induced by the DMLT being weak, we can’t judge of the reliability of long term simulation results. This study of the leaching behavior of mineral matrixes was limited to dissolution/precipitation reactions and to the influence of pH. The proposed methodology should be completed in order to model others kinds of reaction (sorption…) and the influences of others parameters (oxidation, carbonation…).

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Informations

  • Détails : 1 vol. (260 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 201-210

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83 (3324)
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