Brevet FR2624410A1 — publié le 19890616

La présente invention a trait à un procédé de confinement de déchets, notamment des déchets industriels toxiques se présentant sous les formes solide, pâteuse ou liquide, dans une cavité souterraine creusée dans le sel, notamment une poche souterraine lessivée dans le sel. Une cavité souterraine creusée par lessivage dans le sel peut avoir une hauteur de plusieurs centaines de mètres à partir d'une profondeur de plusieurs centaines de mètres également, pour un diamètre typique de plusieurs dizaines de mètres. A titre d'exemple, un groupe de cavités existantes se trouve entre -900m à -1500m par rapport au niveau du sol et a un diamètre variable de 50 à 80m, Au repos, une telle cavité est pleine d'eau salée, ou saumure. Techniquement, il est possible de remplir de déchets une telle cavité après sa vidange complète par injection d'un gaz (air, azote, etc...). Cependant, ce procédé pose de nombreux problèmes, et se révèle très coûteux notamment à cause des grandes profondeurs auxquelles il faut travailler. On peut vidanger la cavité par pompage et injecter un gaz sous pression atmosphérique mais alors la tenue mécanique de la cavité peut être menacée à cause des propriétés plastiques du sel: il y a f luage du sel. Si on voulait augmenter la pression du gaz suffisamment pour s'opposer au fluage du sel, 11 faudrait prévoir des compresseurs de très grande puissance et des quantités de gaz très importantes. De telles cavités ont en effet couramment des volumes de plusieurs dizaines de milliers de mètres cubes, et plus d'une centaine de bars sont souvent nécessaires. Il faudrait donc extraire la saumure par déplacement, par les déchets. Cette solution n'est pas très satisfaisante car le contact avec les déchets contaminerait la saumure extraite, ce qui empêcherait son rejet en milieu naturel ou sa commercialisation ultérieure, et poserait 1 o des problèmes de protection de l'environnement. D'autre part, après remplissage, si les déchets sont sous une forme liquide ou pâteuse, ou en granulés solides, ils se comportent comme un fluide et transmettent au sommet de la cavité la pression géostatique du fond de la cavité, qui est importante et est difficilement reprise en tête de cavité. Il peut en résulter des fractures et une mise en communication des déchets avec les massifs aquifères supérieurs. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de confinement de déchets dans une cavité souterraine creusée par lessivage dans le sel qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur tels que décrits ci-dessus. Selon la présente invention, un procédé de confinement de déchets dans une cavité souterraine creusée par lessivage dans le sel et remplie de saumure comprend les étapes suivantes: - introduire au fond de la cavité une certaine quantité de liquide dit tampon de densité supérieure à celle de la saumure; - mélanger les déchets avec un liant hydraulique, de préférence à prise lente; - injecter le mélange dans la cavité, en dessous de la surface dudit liquide tampon, la densité dudit liquide tampon étant inférieure à celle dudit mélange et ladite quantité de liquide tampon étant telle que la hauteur libre dudit liquide tampon soit toujours supérieure à une hauteur prédéterminée, de façon que la saumure soit toujours séparée des déchets par ledit liquide tampon. Apres son remplissage, la cavité est fermée, par exemple en coulant dans sa partie supérieure une préparation incluant un liant hydraulique, éventuellement le même que celui utilisé pour ledit mélange. Dans un mode de réalisation de l'invention, ledit liquide tampon comprend un ou plusieurs solvants halogénés, par exemple un ou plusieurs solvants chlorés. D'autres halogènes tels que le brome ou le lO fluor pourraient également être utilisés. Avantageusement, ledit liant contient des cendres volantes. Le liquide tampon et le mélange de liant et de déchets sont de préférence introduits dans la cavité au moyen d'un tube constitué d'éléments démontables ayant chacun une hauteur inférieure à ladite i s15 hauteur prédéterminée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif des formes possibles de réalisation de l'invention, en regard des dessins ci-joints, et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins: - la figure 1 est une vue en coupe d'une cavité creusée par lessivage dans le sel - les figures 2 à 4 sont des vues en coupe de la cavité de la figure 1 en cours de remplissage selon le procédé de l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe de la cavité des figures 1 à 4 après remplissage selon le procédé de l'invention. Sur la figure 1, une cavité souterraine 1 lessivée dans un massif de sel 2 communique avec la surface du terrain 3 au moyen d'un puits 4 foré et traité de façon conventionnelle. Au repos, cette cavité est remplie de saumure 5. Au fond de cette cavité se trouvent des éléments solides insolubles 6. Sur la figure 2, on a introduit au fond de la cavité 1 et sur une hauteur libre h un liquide tampon 7 au moyen d'un tube 8. Ce tube est constitué d'éléments de tube identiques 9 ayant chacun une hauteur ho. Selon l'invention, on s'est arrangé pour avoir: h>ho Ledit liquide tampon 7 a une densité supérieure à celle de la saumure, et a donc déplacé la samure 5 vers le haut en commençant par occuper au moins partiellement les interstices entre les insolubles 6. La saumure a pu être récupérée en tête du puits foré 4. 1 o La saumure a généralement une densité voisine de 1,2. Le liquide tampon, qui peut contenir un solvant halogéné, par exemple un solvant chloré, a de préférence une densité comprise entre 1,3 et 1,7. Sur la figure 3, le remplissage proprement dit a commencé. Un mélange 10 composé de déchets solides se présentant ici sous la forme de granulés de quelques centimètres de diamètre typique et d'un liant hydraulique a été préparé et Introduit dans la cavité au moyen du tube 8 dans la hauteur libre h du liquide tampon 7. Selon l'invention, on s'est arrangé pour qu'on ait toujours h > ho. De cette façon, il est toujours possible de positionner l'extrémité du tube 8 dans ladite hauteur libre, entre la surface du liquide tampon 7 et le sommet du talus de mélange, en raccourcissant le tube 8 éléments 9 par éléments 9. Le liant prend progressivement et finit par constituer avec les déchets un bloc solide qui peut s'opposer au fluage du sel, ce qui assure la tenue mécanique des parois de la cavité 1. De plus, grâce au liant, les déchets ne se comportent pas comme un fluide et la poussée géostatique du fond de la cavité n'est pas transmise au sommet de la cavité 1. Grâce au procédé de l'invention, il n'y a jamais de contact direct entre la saumure et les déchets car le liquide tampon les sépare. Bien qu'elle soit déplacée -indirectement- par les déchets, la saumure 5 n'est donc jamais contaminée par eux, et on peut la récupérer pour la commercialiser. Cet absence de contact offre en outre l'avantage d'empêcher la contamination de l'environnement par les déchets. La figure 4 est similaire à la figure 3, mais le remplissage est terminé. Sur la figure 5, une fois le remplissage terminé, on a bouché la cavité par injection d'un coulis de liant 11 par-dessus le mélange de déchets 10 sensiblement jusqu'au sommet du puits 4. Le coulis de liant 11 peut eventuellement être le même que celui utilisé pour lier les déchets. Une dalle de finition en béton 12 peut ensuite être coulée au niveau du sommet du puits. Les critères de choix du liant et du liquide tampon sont surtout le prix et la densité. Le liant peut être préparé à partir des cendres volantes d'usines d'incinération d'ordures ménagères mélangées à de la chaux provenant d'usines de fabrication de carbure de calcium. Les déchets peuvent subir au préalable une étape de conditionnement. Ainsi, ils peuvent être dispersés dans une matrice solide se présentant sous la forme d'une mousse à cellules fermées, chaque cellule contenant du déchet, ou être enrobés. Ceci peut s'avérer souhaitable par exemple dans les cas o les déchets contiennent des inhibiteurs de prise dudit liant. Les déchets peuvent aussi partiellement entrer dans la composition du liant: c'est notamment le cas lorsqu'ils se présentent sous la forme d'une solution aqueuse pouvant servir d'eau de gâchage pour le liant. REVENDICATIONS 1. Procédé de confinement géologique de déchets industriels toxiques, caractérisé en ce qu'il consiste à placer lesdits déchets dans une cavité ( I) préalablement lessivee dans un massif de sel gemme (2> de façon a creer dans ledit massif une inclusion solide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cavité ( 1) est initialement remplie de saumure (5). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérise en ce que des quantités de ladite saumure initiale (5) sont evacuees en surface au fur et à mesure que des quantités sensiblement équivalentes de produits liquides plus denses que ladite saumure initiale (5) sont introduites dans ladite cavité ( I) 4. Procede selon la revendication 3, caracterise en ce qu'un desdits produits liquides est constitué par un liquide tampon (7) non miscible à ladite saumure initiale (5), une quantité prédéterminée dudit liquide tampon (7) étant introduite au fond de ladite cavité (1I), avant l'introduction de tout dechet toxique, gràce a un tube plongeur (8) place dans un puits (4) communiquant avec la surface (3). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit liquide tampon (7) contient un ou plusieurs solvants halogenes. 6. Procede selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérise en ce que ledit liquide tampon (7) admet une densité comprise entre 1,3 et 1,7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 a 6, caractérisé en ce que lesdits déchets toxiques subissent, avant leur enfouissement, un conditionnement consistant: - si lesdits déchets se présentent sous forme liquide, à les incorporer à une matrice solide, ou/et, lorsque les élements contaminants sont contenus dans des solides, à fractionner lesdits solides en granulés dont le diamètre typique est de l'ordre du centimètre. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caracterise en ce que lesdits déchets toxiques sont, avant leur Introduction dans ladite cavité (1), amalgamés à un liant hydraulique en vue d'une prise lente, le mélange (10) ainsi obtenu présentant, avant sa prise, une densité supérieure à celle dudit liquide tampon (7). 9. Procede selon la revendication 8, caracterise en ce que ledit liant hydraulique contient de l'eau et de la chaux provenant toutes deux de résidus de l'industrie ainsi que des cendres volantes provenant d'usines d'incinération 10. Procedé selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'un autre desdits produits liquides introduits dans ladite cavité (I) en remplacement de ladite saumure initiale (5) est constitue par ledit mélange (10), ledit mélange (10) étant introduit a l'aide dudit tube plongeur (8) dont l'extrémité inférieure est maintenue dans ledit liquide tampon (7) introduit tout d'abord. 1 1. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit tube plongeur (8) est constitué d'éléments démontables (9) ayant chacun une longueur ho, ladite quantite prédéterminee dudit liquide tampon (7) étant calculée pour que la hauteur h de liquide tampon dans la cavlté soit à tout moment supérieure à ladite longueur ho des éléments du tube, et l'extrémité inférieure du tube (8) étant maintenue, pendant l'introduction du mélange (10) au niveau du liquide tampon (7) grace 'au démontage d'un élément (9) après l'autre. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 ou 1 1, caractérisé en ce qu'une fois la totalité de la cavité (1) remplie de melange (10), tout le liquide tampon (7) est retiré du puits (4) et un liant hydraulique est finalement coulé dans ledit puits (4). 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit liant hydraulique final admet la même composition que le liant servant a la fabrication dudit mélange (10).