Brevet FR2585503A1 — publié le 19870130

La présente invention concerne un procédé de conditionnement par solidification, de déchets d'origine industrielle ou nucleaire présentant vis à vis de l'environnement des dangers importants de par leur toxicité biologique ou radiologique, dont le liant principal est de nature hydraulique. L'invention concerne également les dispositifs d'application dudit procédé et les installations en comportant appplication. Il existe déjà des procédés et dispositifs pour la solidification de déchets de ce type. Pour les déchets radioactifs, nous citerons le cas d'installations mobiles utilisant un procédé à base de liant organique. Ce type d'installation fort complexe ne peut intéresser que des- déchets très radioactifs de par son coût d'exploitation et la conception de l'installation qui inclut de fortes protections biologiques. Un autre type d'installation utilisant un procede à base de liant hydraulique, utilise une technique de mélange du déchet basée sur la rotation du conteneur, alliée à un mouvement pendulaire, dans lequel est introduit le déchet. Cette technologie est alors relativement complexe au plan mécanique. Pour les déchets industriels, les dispositifs existants utilisant des liants hydrauliques de type pouzzolanique peuvent difficilement traiter des déchets hautement toxiques du fait de leur conception très rustique. Pour les mêmes raisons de sécurité, leur emploi se trouverait interdit pour les déchets nucléaires. L'avantage du procédé de conditionnement par solidification, objet du présent brevet, est d'être a la fois sûr, simple, peu coûteux et de pouvoir être utilisé pour une grande variété de déchets. En effet, les charges constituées par le liant hydraulique et des additifs complémentaires, si nécessaires, sont préalablement dosées et introduites dans un conteneur apte à recevoir le déchet et équipé d'un dispositif de melange appelé ultérieurement mélangeur. Ce conteneur est alors amené d un poste de conditonnement, où après accouplement entre le mélangeur et un moteur, on introduit le déchet qui se trouve dispersé avec le liant hydraulique grâce au mélangeur. On comprend donc bien que le procédé soit parfaitement sûr puisque toutes les charges sont prédosées, extrêmement simple puisque le dispositif de mélange est incorporé au conteneur qui sert aussi de stockage du déchet solidifie et peu coûteux puisqu'il met en oeuvre, pour une plus grande part, un liant hydraulique. La présente invention concerne donc un procédé de conditionnement par solidification de dechets dangereux de par leur toxicité biologique ou radiologique caractérisée en ce que, a) le conditionnement s'obtient en versant, sous agitation, le déchet dans un conteneur, muni d'un mélangeur, dans lequel on a préalablement introduit des charges de type pondéreux ou granuleux parfaitement doses comprenant, d'une part un liant hydraulique d'autre part des additifs ayant vis à vis du déchet, soit un caractère inerte, ces additifs servant alors a favoriser le mélange ou à maîtriser l'effet thermique provenant de la réaction de solidification, et/ou soit un caractere actif, en développant vis à vis du déchet une action physicochimique permettant notamment - d'augmenter la capacité de rétention des polluants toxiques contenus dans le déchet, par absorption, et/ou adsorption, et/ou insolubilisation, et/ou coprécipitation, lorsqu'il est soumis à des agents agressifs comme par exemple l'eau - et/ou d'augmenter la quantité de déchet introduite dans le conteneur1 l'additif ayant alors un rôle d'absorbant pour les déchets très liquides, - et/ou d'effectuer une conversion physicochimique du déchet comme par exemple une insolubilisation. b) la solidification a lieu dans le même conteneur et s'obtient par voie hydraulique soit naturellement , si le déchet contient suffisamment d'eau, soit par ajout d'additifs ayant pour but de favoriser ou d'accélérer la réaction hydraulique et/ou de développer en plus de la réaction hydraulique un autre type de réaction, visant à améliorer la qualité du déchet ainsi conditionne, comme par exemple une réaction de polymérisation. c) le mélangeur reste dans le conteneur et est donc perdu. L'invention concerne également les dispositifs de mise en oeuvre dudit procédé et les installations en comportant application. Afin de mieux comprendre l'intérêt de ce procédé, nous allons décrire une installation non limitative de l'invention dont le but est le conditionnement par solidification d'effluent radioactif de faible activité constitué par une solution diluée de borate de soude comme on en trouve couramment dans les centrales nucleaires de type PWR. Dans un conteneur étanche de plusieurs centaines de litres ayant une ouverture en partie supérieure, d'une épaisseur suffisante pour absorber une grande partie du rayonnement emis par les déchets et muni d'un mélangeur, on introduit en dehors de l'installation décrite ci-apres tout ou partie des charges nécessaires au conditionnement du déchet. Dans notre exemple, on utilise - un liant hydraulique comme par exemple un ciment de type Portland ou laitier clinker, ou alumineux, - un plastifiant hydrofuge ayant pour but de favoriser le mélange , comme par exemple le stéarate de soude, - un absorbant qui serait aussi un échangeur d'ions minéral ayant pour buts, d'absorber une partie de l'eau excédentaire puisque le déchet est dilué et d'améliorer la rétention de cations radioactifs, comme par exemple des argiles, telles que bentonite, vermiculite, sobracite et/ou un adsorbant comme par exemple des zeolithes telles que des ferrocyanures métalliques, - un agent de conversion physicochimique du déchet afin d'inhiber l'action destructrice de l'acide borique libre sur le ciment, comme par exemple la chaux hydratée. Il est à noter que le ciment de type Portland et la chaux hydratée sont déjà des charges couramment utilisées dans ce type de conditionnement. Le conteneur est alors acheminé jusqu'à l'installation de conditionnement proprement dite. Comme indiqué sur la figure 1, cette installation est constituée d'un assemblage de dispositifs classiques permettant - la mise en place du conteneur 6 à un poste de travail 1, - des moyens de transfert et de dosage de l'effluent 2 depuis une bâche de stockage de l'effluent située en dehors de l'intallation jusqu au conteneur, comme par exemple une pompe ou une vis volumétrique, - un dispositif 3 permettant un traitement physicochimique du déchet comme par exemple une cuve munie ou non d'un agitateur 8 et/ou d'un système de filtration 9 dans laquelle on peut introduire l'effluent et divers réactifs 4. - un ensemble moto-réducteur 5 qui sera capable de s'accoupler au mélangeur 7 du conteneur 6 et dont on pourra faire varier la vitesse et le sens de rotation. Selon l'invention, après avoir procédé à l'accouplement entre le mélangeur 7 et le moto-réducteur 5, l'effluent dosé 2 est introduit dans le conteneur 6 au moyen d'une pompe 2 ou il se mélange par rotation du mélangeur 7 ; notons que l'on peut inverser à tout moment le sens de rotation afin d'améliorer le mélange. Lorsque la quantité voulue de déchet est introduite, on peut alors, conformément à l'invention, introduire un accélerateur de prise et de durcissement. Selon une variante de l'invention, le déchet peut subir, avant son introduction dans le conteneur, un prétraitement physicochimique grâce au dispositif 3 qui dans le cas décrit, serait une neutralisation complète par une base, comme par exemple la soude, ou par la chaux. Une seconde phase de mise en oeuvre de l'invention s'applique à un déchet constitué d'un mélange de résines échangeuses d'ions ayant fixé des polluants toxiques et d'eau. Conformément à l'invention, le mélange est introduit dans une cuve où il peut être, si nécessaire, débarrasse d'un partie de son eau libre. Dans un conteneur étanche, on introduit en dehors de l'installation cidessus décrite, des charges de même nature que celles citées dans le premier exemple, à savoir - un liant hydraulique, - un plastifiant hydrofuge, - éventuellement un absorbant ou adsorbant - un agent de conversion physicochimique du déchet comme par exemple de l'aluminate de sodium. Selon l'invention et la figure n" 1, après avoir procédé à l'accouplement entre le mélangeur 7 et le moto-réducteur 5, l'effluent dosé au moyen d'une vis 2 est introduit dans le conteneur 6 ou il se mélange par rotation du mélangeur 7 dont le sens de rotation peut être inversé à tout moment pour améliorer le mélange. On peut conformément à l'invention ajaouter un additif visant à favoriser la réaction hydraulique comme par exemple l'eau. Sur la figure 2 est présenté une forme particulièrement avantageuse du mélangeur 7 mis en place dans le conteneur 6 ; ce mélangeur comporte un axe de pivotement 1 différent de l'axe de rotation 2 et permet d'obtenir lors de l'inversion du sens de rotation un mouvement partiellement elliptique. REVENDICATIONS 1) Procédé de conditionnement par solidification de déchets dangereux du type comportant un mélange dudit déchet avec un liant hydraulique dans un conteneur muni d'un dispositif interne de mélange caractérisé en ce que a) le conditionnement s'obtient en versant, sous agitation, le déchet dans un conteneur, muni d'un mélangeur, dans lequel on a préalablement introduit des charges de type pondéreux ou granuleux parfaitement dosées comprenant, d'une part un liant hydraulique d'autre part des additifs ayant vis à vis du déchet, soit un caractère inerte, ces additifs servant alors à favoriser le mélange ou a maîtriser l'effet athermique provenant de la réaction de solidification, et/ou soit un caractère actif, en développant vis à vis du déchet une action physicochimique permettant notamment - d'augmenter la capacité de rétention des polluants toxiques contenus dans le déchet, par absorption, et/ou adsorption, et/ou insolubilisation, et/ou coprécipitation, lorsqu'il est soumis à des agents agressifs comme par exemple l'eau - et/ou d'augmenter la quantité de déchet introduite dans le conteneur, l'additif ayant alors un rôle d'absorbant pour les déchets très liquides, - et/ou d'effectuer une conversion physicochimique du déchet comme par exemple une insolubilisation. b) la solidification a lieu dans le même conteneur et s'obtient par voie hydraulique soit naturellement , si le déchet contient suffisamment d'eau, soit par ajout d'additifs ayant pour but de favoriser ou d'accélérer la réaction hydraulique et/ou de développer en plus de la réaction hydraulique un autre type de réaction, visant a améliorer la qualité du déchet ainsi conditionné, comme par exemple une réaction de polymérisation. c) le mélangeur reste dans le conteneur et est donc perdu. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on peut adjoindre après l'introduction du déchet des additifs ayant pour buts de favoriser ou d'accélérer la réaction hydraulique. 3) Procédé selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que l'on peut adjoindre après l'introduction du déchet des additifs ayant pour but de développer en plus de la réaction hydraulique un autre type de réaction, comme par exemple une polymérisation, visant a augmenter la qualité du déchet ainsi conditionné. 4) Procédé selon les revendications 1, 2, 3 destiné à la solidification de solution diluée de borate de soude, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre les charges suivantes préalablement introduites dans un conteneur - ciment de type Portland ou laitier ou alumineux, - hydrofuge type stéarate de soude, - absorbant type bentonite, vermiculite, sobracite et/ou absorbant type zéolithe de ferrocyanure métallique, - agent de conversion physicochimique du déchet comme par exemple la chaux hydratée. 5) Procédé selon les revendications 1,2,3 destiné à la solidification de résines échangeuses d'ions polluées caractérisé en ce qu'il met en oeuvre les charges suivantes préalablement introduites dans un conteneur : - ciment type Portland ou laitier ou clinker ou alumineux, - hydrofuge type stéarate de soude, - éventuellement un absorbant type bentonite, vermiculite, sobracite ou adsorbant type zéolithe tels que ferrocyanures métalliques, - agent de conversion physicochimique du déchet, type aluminate de sodium. 6 > Dispositif pour application du procédé selon les revendications 1,2,3,4 comprenant : des moyens de positionnement d'un conteneur, un équipement de transfert et de dosage du déchet, un équipment de prétraitement physicochimique du déchet, un dispositif motorisé d'entraînement du mélangeur contenu dans le conteneur, caractérisé en ce que le même conteneur assure en premier lieu la fonction de stockage et d'emballage des charges pondéreuses et en second lieu, le mélange du déchet avec ces charges au moyen d'un seul mélangeur perdu entraîné par le dispositif motorisé et dont le sens de rotation peut être inversé. 7) Dispositif selon la revendication 6 comprenant le conteneur et le mélangeur caractérisé en ce que ledit mélangeur comporte un axe de pivotement différent de l'axe de rotation permettant d'obtenir lors de l'inversion du sens de rotation un mouvement partiellement elliptique. 8) Dispositif selon la revendication 6 destiné au conditionnement du déchet radioactif caractérisé en ce que le conteneur est constitué de matériaux de nature et d'épaisseur suffisante pour absorber la plus grande partie du rayonnement radioactif provenant du déchet.