Caractérisation pétrographique et chimique d'analogues de déchets vitrifiés actuels : les scories de la métallurgie ancienne : étude de l'altération naturelle et expérimentale

Petrographical and chemical characterization of present vitrified wastes : the paleometallurgical slags : study of the natural and experimental alteration

• Auteur / Autrice : Cécile Mahé-Le Carlier
• Direction : Alain Ploquin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences, matières premières et environnement
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Résumé

La vitrification est un procédé de plus en plus utilisé pour la stabilisation de déchets ménagers ou industriels. Il est donc important de connaitre le comportement à moyen et à long terme de ces vitrifiats. Cette étude propose de nouveaux analogues correspondant à des périodes de temps de 100 à 1700 ans, période de temps intermédiaire entre celles des tests de laboratoire et celles des analogues naturels : les scories de la métallurgie ancienne. Le but de ce travail est d'estimer l'analogie entre ces matériaux et certains déchets actuels, et de contribuer à la connaissance de l'altérabilité de ces types de matériaux. L’étude s'est d'abord orientée vers la caractérisation pétrographique et chimique. Le premier type de scories est issu des filières de réduction du fer. Cette étude a conduit à proposer une nouvelle typologie de ces scories. La grande variété de composition chimique est intéressante pour l'étude d'analogue de déchets actuels mais les teneurs faibles en métaux lourds limitent cette analogie. Un autre type de scories, issues de la réduction de la galène argentifère, a donc été étudié. Ces scories présentent de très fortes teneurs en éléments polluants, une particularité intéressante pour leur utilisation comme analogues de déchets actuels. Un travail similaire de caractérisation pétrographique et chimique a été réalisé sur certains déchets actuels (classe A du CEA et vitrifiats de REFIOM d'EDF). Cette étude a permis de localiser les éléments polluants dans les phases cristallisées et vitreuses et de proposer des analogues à ces matériaux parmi les scories paléometallurgiques. Afin de caractériser l'altérabilité de tous ces matériaux, une étude en deux volets a été réalisée. D’abord, l'étude de l'altération naturelle a permis d'identifier et de quantifier la mise en solution de certains éléments lors de l'altération, ainsi que d'identifier les produits néoformés, selon les conditions de dépôt. Enfin, des tests de lixiviation ont été menés en parallèle sur les déchets et leurs analogues paléometallurgiques, dans différentes conditions altérantes. La comparaison du comportement de certains déchets avec leurs analogues a mis en évidence le fait que le chimisme n'est pas le seul facteur entrant en jeu lors de l'altération, mais que la structure du matériau joue aussi un grand rôle