Solution de remédiation de terrains pollués aux "charrées de chrome" : élaboration d’une méthode d’électrocinétique couplée à la réduction chimique

par Arnaud Sanchez-Hachair

Thèse de doctorat en Géosciences, Ecologie, Paléontologie et Océanographie

Sous la direction de Annette Hofmann et de Jean-Luc Potdevin.


  • Résumé

    Les charrées de chrome, résidus d’extraction du minerai de chrome (ou COPR), sont des matériaux de pH très basique (>10) composés de phases minérales cimentaires peu stables incorporant le chrome d’état d’oxydation +VI. La solution porale du matériau est chargée en Cr(VI) à des concentrations souvent supérieures à 100 mg/L. Les teneurs du matériau s’élèvent à 4-7 g Cr(VI)/kg. Le chrome VI est toxique. Par le passé, les charrées de chrome ont été utilisées en remblai d’infrastructures. C’est le cas d'une infrastructure dans le nord de la France. Notre étude a visé à développer une méthode de dépollution. Nous avons élaboré un couplage de la technique électrocinétique et d’une réduction chimique du Cr(VI). Nous apportons un réducteur qui migre à travers le matériau grâce à un champ électrique. Nous montrons que la réduction du chrome VI en chrome III précipité et moins toxique est possible avec une efficacité de 97 % et que les phases minérales ciment résistent à ce traitement. Nos travaux montrent que 60 à 70 % de la matière dans les charrées de chrome étudiées sont constitués de phases minérales amorphes. Elles sont sensibles aux variations de pH dans le milieu lors du traitement et réagissent en partie par dissolution, re-précipitation et transport. L’hydroxyde de Cr(III) formé lors du traitement est colloïdal et en partie mobiles. Des ajustements de la méthode sont possibles, en particulier le contrôle des variations de pH et la suppression de la mobilité indésirable du Cr(III). Les perspectives industrielles de cette méthode également adaptable à d’autres polluants rédox-sensibles, sont prometteuses.

  • Titre traduit

    Remediation of polluted soils with Chromite Ore Processing Residue (COPR) : Development of an method coupling electrokinetics and in-situ chemical reduction


  • Résumé

    Chromite Ore Processing Residues (COPR) are materials with strongly alcaline pH (>10) containing fairly soluble cement phases bearing hexavalent chromium as a substituted anion. The pore water contains high concentrations of mobile Cr(VI) often above 100 mg/L. The bulk concentration of Cr(VI) is 4 - 7 g /kg COPR. Hexavalent chromium is a toxic compound. Historically, COPR was used for embankments and backfills in construction works. This was the case for an infrastructure in the north of France. In this study we aimed to develop a remediation method suitable for treatment of this backfills in-situ. We coupled the electrokinetics technique with in situ chemical reduction of Cr(VI). In this method, the added reductive compound migrates through the material under the effect of an electric field. We show that Cr(VI) reduction to the less toxic Cr(III) is possible with as high as 97% efficiency. Results show that the crystallized mineral phases are not impacted by the treatment. However, 60 to 70% of the mineral phases are amorphous as quantification studies show. The pH change during treatment fragilizes them, resulting in some dissolution, reprecipitation, electromigration and electrophoretic transport phenomena. Cr(III)-hydroxide, produced during the treatment, also appear to be in a mobile colloidal form. Optimisations of the technique are possible, in particular the control of pH changes and the suppression of colloidal Cr(III) mobility. Industrial perspectives are promising. This method can be adapted to other materials and redox sensitive pollutants.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 28-05-2023

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