Stabilisation - solidification de REFIOM par une cendre volante de lit fluidisé : performances et mécanismes de transfert

by Patrick Fourcy

Doctoral thesis in Instrumentation et analyses avancées

Under the supervision of Jean-Michel Siwak.

defended on 2000

in Lille 1 .

  • Alternative Title

    Stabilisation-solidification of MSWIR by a coal fly ash produced by fluidised bed combustion : Performances and transfer mechanisms


  • Abstract

    L'objectif de ce travail était d'étudier l'aptitude d'un liant pouzzolanique à la stabilisation/solidification de résidus d'épuration des fumées d'incinération des ordures ménagères (REFIOM). Le liant est constitué d'une cendre de désulfuration, obtenue apres combustion d'un charbon de houille dans un lit fluidisé circulant, et d'hydroxyde de calcium. Les principales transformations chimiques induites sont la transformation partielle des chlorures en sel de Friedel, la transformation de l'anhydrite en ettringite et en gypse et la fixation probable des métaux lourds dans l'ettringite et les C-S-H. Le mode de traitement des fumées influe sur la composition minéralogique des REFIOM ainsi que sur les résultats de la stabilisation/solidification : pour les REFIOM obtenus par une simple filtration des fumées, des processus expansifs ont fortement endommagé la matrice. Différents essais de lixiviation ont permis d'estimer l'efficacité du procédé de traitement. Un essai paramétrique a mis en évidence les domaines de stabilité, en terme de pH, des liaisons chimiques formées lors de la stabilisation. Un test de lixiviation séquentiel à moyen terme, pour lequel on a suivi aussi bien l'évolution des concentrations dans les lixiviats que l'évolution des gradients de concentration dans le solide lixivié, a permis d'apprécier les séquences de relargage des phases solubles : = épuisement rapide des chlorures alcalins suivi d'un épuisement plus lent du sel de Friedel, = lixiviation très lente et très partielle des sulfates limitée par les faibles produits de solubilité de l'ettringite ou du gypse. La solubilisation de la quasi totalité des chlorures montre que le volume d'enrobage du déchet par le liant est insuffisant, il faudrait augmenter le ratio volumique liant sur déchet. Un test de lixiviation par percolation a permis d'apprécier la perméabilité à l'eau du déchet stabilisé et a demontré que la dissolution des espèces les plus solubles conduisait à une connexion du réseau poreux.


  • Abstract

    The object of this work was to study the capacity of a pozzolanic binder for the stabilisation/solidification of municipal solid waste incinerator residue (MSWIR). The binder is constituted of desulphuration fly ash, obtained after the combustion of coal in a fluidised bed, and calcium hydroxide. The main chemical transformations induced are the partial transformation of chlorides in Friedel salt, the transformation of anhydrite in ettringite and gypsum and the probable fixation of heavy metals in ettringite ans C-S-H. The method of treatment of fumes affects the mineralogical composition of MSWIR as well as the results of the stabilisation/solidification: for the ultimate waste obtained by simple filtration of fumes, expansive phenomena have strongly damaged the matrices. Different leaching tests have allowed to estimate the efficiency of the treatment procedure. A parametric test demonstrated the stability domains, according to pH values, of the hydrated phases formed during the stabilisation. A dynamic leaching test on monolithic materials for which we have also followed the evolution of the concentrations in the leachates as the concentration profiles in the leached solids allowed us to appreciate the release sequences of soluble phases : (¤) rapid depletion of alkaline chlorides followed by a slower depletion of the Friedel salts, (¤) very slow release of sulphates limited by weak solubility products of ettringite or gypsum. The release of almost all chlorides shows thaht the ratio of binder to waste is insufficient. A leaching test by percolation allowed us to appreciate the water permeability of the stabilised waste and demonstrated that the dissolving of the most soluble phase lead to a connection of the porous system.

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Informations

  • Details : 1 volume (319 pages)
  • Annexes : Bibliographie pages 290-298

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