Brevet FR2732910A1 — publié le 19961018

L'invention concerne un procédé de traitement des mâchefers d'incinération en vue de les valoriser, notamment en vue de les rendre utilisables dans la réalisation d'ouvrages de génie civil tels que des routes. Environ 5 millions de tonnes de mâchefers d'ordures ménagères sont produits chaque année, en France, dans les usines d'incinération d'ordures ménagères. Actuellement on classe les mâchefers issus des fours d'incinération en trois catégories en fonction de leurs propriétés physiques et chimiques et de leur potentiel polluant. Ces produits sont caractérisés par leur comportement à la lixiviation selon la norme NF X31-210, la lixiviation permettant d'apprécier la propension du produit à relarguer dans l'eau les composés solubles qu'il contient. On distingue ainsi - les mâchefers à faible fraction lixiviable, - les mâchefers intermédiaires, et - les mâchefers à forte fraction lixiviables. Pour être utilisables en technique routière les mâchefers doivent satisfaire aux conditions suivantes : la fraction soluble de ces mâchefers doit être inférieure à 5% du poids du mâchefer et la solution de lixiviation (appelée aussi lixiviat), dans l'essai de la norme NF X31-210, doit respecter les teneurs suivantes Hg Pb Cd As Cr S042 carbone organique total Les contraintes sur les teneurs en plomb sont notamment difficiles à tenir pour de nombreuses usines d'incinération. Une partie importante des mâchefers produits n'étant pas directement valorisable, il serait intéressant de disposer d'un procédé de traitement rapide et peu onéreux permettant de les convertir en mâchefers valorisables, en particulier dans le domaine des ouvrages de génie civil, notamment des routes. Un objet de la présente invention est justement de fournir un tel procédé de traitement. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de traitement d'un mâchefer issu de l'incinération d'ordures ménagères, caractérisé en ce qu'on met en contact ledit mâchefer avec du dioxyde de carbone. Bien entendu, lorsqu'on dit que l'on met en contact le mâchefer avec du dioxyde de carbone, il y a lieu de comprendre qu'il s'agit de dioxyde de carbone en supplément de celui normalement présent dans l'air ambiant. Le dioxyde de carbone peut être sous forme gazeuse ou liquide mais, selon un mode de mise en oeuvre préféré, il est sous forme de carboglace ou carboneige solide. L'action du dioxyde de carbone a pour effet de réduire substantiellement la lixiviation de certains métaux toxiques, notamment le plomb qui est le métal qui pose le plus de problèmes aux usines d'incinération. L'effet avantageux produit par le dioxyde de carbone résulte de ce que - il abaisse le pH ce qui entraîne une diminution de la solubilité des composés toxiques, et - il forme une carapace de carbonates insolubles à la surface des mâchefers, qui réduit la porosité et donc l'importance des surfaces susceptibles de venir en contact avec un liquide lixiviateur. Habituellement le mâchefer sortant du four d'incinération tombe par gravité dans une cuve de refroidissement contenant de l'eau où il est refroidi et humidifié pour éviter tout envol ultérieur de poussières. Le mâchefer est ensuite évacué automatiquement de la cuve par un dispositif extracteur et amené, par exemple par une bande transporteuse, à une fosse où il est stocké. La mise en contact du dioxyde de carbone avec le mâchefer peut être effectuée dans la cuve de refroidissement ou dans la fosse de stockage, ou encore en quelque autre endroit désiré. L'ajout de carboglace ou de C 2 liquide permet aussi de refroidir plus rapidement le mâchefer, ce qui favorise l'absorption du C 2 qui augmente lorsque la température décroît. La quantité de dioxyde de carbone à mettre en contact avec le mâchefer n'est pas très critique et peut aller, par exemple de 0,2 à 5 Kg de CO2 par tonne de mâchefer à traiter. On préfère, toutefois, en utiliser de 0,5 à 1,5 kg/t, en particulier environ 1 kg/t. La pureté du dioxyde de carbone n'est pas critique aux fins de l'invention. L'action du CO2 est rapide et des temps de contact aussi brefs que de 1 heure ou moins peuvent être satisfaisants. On peut, cependant, laisser le contact se poursuivre pendant plusieurs jours, sans inconvénient. I1 est à noter que, pour des raisons de sécurité, il est fortement recommandé de veiller à ce que la concentration en C 2 dans l'atmosphère au-dessus des mâchefers en cours de traitement ne dépasse pas 3% en poids, c'est-à-dire la dose au-dessus de laquelle il existerait un danger pour le personnel de l'usine de traitement. A cet effet, on peut prévoir, dans les fosses de traitement, des sondes de mesure de la teneur en CC2, régulant l'apport du CO2 dans les mâchefers, par exemple en commandant une vanne contrôlant l'amenée de la carboglace (par exemple sous forme de morceaux) ou du dioxyde de carbone liquide.. Le procédé de l'invention, outre les avantages susmentionnés, a un intérêt écologique dans la mesure où il consomme du C 2 et contribue donc à réduire l'effet de serre. En effet, le CO2 utilisé dans le présent procédé, même sous forme de carboglace, est produit à partir de l'air ambiant. Le traitement au dioxyde de carbone, s'il réduit considérablement la solubilité des composés du plomb ou du zinc, accroît par contre la solubilité des sulfates. Si on désire éliminer ces corps, on peut laver à l'eau le mâchefer, après le traitement au dioxyde de carbone. Les mâchefers traités par le procédé de l'invention sont utilisables pour la réalisation d'ouvrages de génie civil (routes, remblais, plateformes, par exemple). Les mâchefers peuvent être utilisés tels quels ou avec ajout de liants hydrauliques, pouzzolaniques et/ou hydrocarbonés. L'exemple non limitatif suivant est donné dans le but d'illustrer l'invention. Exemple 85 échantillons broyés de mâchefers ont été traités, pendant 4 heures, à raison de lkg de carboglace par tonne de mâchefer. Ces échantillons ont été analysés, tant avant qu'après le traitement susdit, eu égard à leurs teneurs en As, Cd, Cr, Hg, Pb, S04-- et COT (carbone organique total). Egalement, chacun de ces échantillons a été soumis tant avant qu'après le traitement susdit, à une lixiviation dans les conditions de la norme française NF X31-210, et les solutions de lixiviation (lixiviats) obtenues ont été analysées eu égard à leurs teneurs en les éléments ou ions sus-mentionnés. Les analyses ont été effectuées suivant les normes E.P.A. 600:4 et D.I.N. 3840 6E 22. On a fait les moyennes des résultats obtenus sur les 85 échantillons. Les résultats des analyses, donnés en mg d'élément trouvé dans le lixiviat/kg de matière sèche de mâchefer, sont récapitulés dans les Tableaux 1 et 2 suivants. Le Tableau 1 donne les teneurs analysées dans les lixiviats et leur rapport tandis que le Tableau 2 donne les teneurs absolues moyennes des mâchefers non traités, ainsi que le rapport teneur absolue moyenne dans les mâchefers non traités/teneur moyenne dans le lixiviat non traité et le rapport teneur absolue moyenne/teneur moyenne dans le lixiviat traité. TABLEAU 1 Concen- Concen tration tration moyenne A moyenne B Rapport Eléments (sans (après moyen traite- traite- A/B ment) ment) As Cd Cr* 0,05 1 0,05 Hg Pb 31 0,5 62 SO4 1200 6060 0,2 COT 52 52 1 * Le chrome mesuré est le chrome total (CrIII + CrVI) ** COT = carbone organique total TABLEAU 2 Teneurs absolues moyennes C Eléments dans les Rapport C/A Rapport C/B mâchefers non traités, mg/kg As 60 saturation* saturation* Cd 18 saturation* saturation* Cr 250 5000 250 Hg n.m.** n.m.** n.m.** Pb 5100 160 10200 SO4 18000 15 3 *"saturation" signifie que l'élément se trouve en quantité très faible dans le lixiviat. **"n.m." signifie non mesurée. On voit d'après le Tableau 1 que le traitement au CO2 de l'invention permet de réduire fortement la teneur en plomb dans le lixiviat des mâchefers traités. Par contre, la teneur en SO4 dans le lixiviat s'en trouve accrue. Comme on l'a dit plus haut, toutefois, la conduite d'un lavage à l'eau des mâchefers ayant été traités par le procédé de l'invention permet de réduire cette teneur, si désiré. Le Tableau 3 montre qu'un simple lavage (consistant en un trempage du mâchefer dans de l'eau pendant 5 mn) permet d'éliminer 40% des sulfates après traitement au CO2. TABLEAU 3 Concen- Concen Teneur tration tration Teneur absolue dans le dans le absolue Elément avant lixiviat lixiviat après traite- avant après traite ment par traite- traite- ment et CO2 ment par ment par lavage (mg/kg) CO2 CO2 (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) S04-- 18 000 1 200 6 060 10 800 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'un mâchefer issu de l'incinération d'ordures ménagères, caractérisé en ce qu'on met en contact ledit mâchefer avec du dioxyde de carbone. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dioxyde de carbone est sous forme de carboglace ou carboneige. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on traite le mâchefer par 0,2 à 5 kg de dioxyde de carbone par tonne de mâchefer. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la proportion de dioxyde de carbone est de 0,5 à 1,5 kg/tonne. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le temps de traitement est d'au plus 1 heure. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, après le traitement au CQ, une étape de lavage à l'eau du mâchefer. 7. Mâchefer valorisé ayant été traité par un procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 7. 8. Utilisation du mâchefer de la revendication 7 dans le domaine de la réalisation d'ouvrages de génie civil.