Brevet FR2743314A1 — publié le 19970711

La présente invention concerne un procédé de valorisation de résidus d'incinération de déchets ménagers et de cendres résultant de l'incinération de boues de stations d'épuration d'eaux urbaines et un mélange obtenu par ce procedé. Les résidus d'incinération de déchets ménagers, ou mâchefers, sont généralement éliminés en décharges. Or, ce mode d'élimination ne présente aucun avantage car non seulement il est lui-sêée relativement couteux, mais en outre il ne procure aucune contrepartie financière. De plus, indépendamment de ces considérations économiques, le volume croissant des déchets ménagers rend cette solution inappropriée plus ou moins long terme. On a donc cherche å valoriser les résidus de l'incinération de déchets ménagers en les utilisant cosse matériaux, notamment en travaux publics, afin d'économiser le coût de leur élimination traditionnelle ainsi que le prix d'achat du matériau qu'ils remplacent. C'est ainsi que les résidus dits a faible fraction lixivisble peuvent être utilisés, après dêferraillage et criblage, comme remblais de fondations pour des routes, a condition que ces remblais ne se trouvent pas au contact d'une masse d'eau qui pourrait lessiver le remblai et entrainer les matières polluantes présentes dans les résidus au-delà de la zone du remblai. Bien que cette solution donne satisfaction, il est clair qu'elle est limitée à des conditions d'usage restrictives et qu'elle ne concerne que les résidus à faible fraction lixiviable. Par ailleurs, le problème se pose également de l'élimination des boues de stations d'épuration d'eaux urbaines. Une solution connue consiste à les incinérer, ce qui réduit leur volume et peut meme permettre, pour les cendres présentant un potentiel polluant peu élevé, de les valoriser en épandage agricole. Cependant, l'incinération des boues produit également des cendres qui ne sont pas utilisables en épandage agricole et doivent etre éliminées en décharges, comme les résidus d'incinération de déchets ménagers. La présente invention vise a fournir un procédé de stabilisation a la fois des résidus d'incinération de déchets ménagers et des cendres résultant de l'incinération de boues de stations d'épuration d'eaux urbaines, et ce quelle que soit la classification des résidus et des cendres, qui peuvent présenter une forte fraction lixiviable et respectivement un potentiel polluant élevé, sous réserve que la règlementation autorise une telle valorisation. Ce procédé, qui est simple et économique à mettre en oeuvre, permet d'obtenir un mortier utilisable en travaux publics et dont le potentiel polluant est très inférieur aux limites fixées par la réglementation en vigueur. Le procédé selon l'invention se caractérise par le fait que l'on mélange des résidus de l'incinération de déchets ménagers avec - 5 t 50 t en poids, par rapport auxdits résidus, de cendres résultant de l'incinération des boues de stations d'épuration d'eaux urbaines, - 1 t à 20 t en poids, par rapport auxdits résidus, de poudre de laitier, - 0,3 t à 7 t en poids, par rapport auxdits résidus, de chaux magnésienne, et - une quantité d'eau suffisante pour effectuer le gâchage du mélange et lui conférer une consistance souhaitée. Selon l'invention, on ajuste la quantité de cendres dans le mélange, qui est comprise entre 5 et 50 t en poids par rapport aux résidus, en fonction de la granulométrie des résidus et de la granulométrie que l'on souhaite obtenir pour le mortier, selon l'utilisation qui en est faite. La présente invention a également pour objet le mélange obtenu par mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, ainsi que l'utilisation de ce mélange comme mortier. Ce mortier présente notamment l'avantage d'être d'une fluidité variable en fonction de la quantité d'eau qu'il contient, et qui correspond à la somme des teneurs initiales en eau des cendres et des résidus et de la quantité d'eau ajoutée au mélange. Ainsi, on peut rendre le mortier suffisamment fluide pour etre pompable, ce qui est utile notanment pour remplir des vides souterrains. Le mortier selon l'invention, outre qu'il permet de stabiliser et de valoriser efficacement les cendres et les résidus, présente des caractéristiques mécaniques particulièrement élevées qui autorisent son utilisation dans de nombreux domaines. En particulier, on peut l'utiliser pour remplir des cavités souterraines comme indiqué plus haut, mais également pour réaliser des éléments de construction tels que des panneaux préfabriqués ou des parpaings. Une autre utilisation envisageable est l'inertage de déchets très polluants pour leur stockage en décharge traditionnelle. Selon l'invention, on entend par poudre de laitier, du laitier de haut-fourneau broyé, du ciment de laitier de haut fourneau ou tout autre produit contenant du laitier de haut fourneau. Avantageusement, la chaux magnésienne se compose essentiellement d'environ 66 t en poids d'oxyde de calcium (CaO) et d'environ 33 t en poids d'oxyde de magnésium (ego) Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant des exemples donnés à titre non limitatif de la portée de l'invention. Exemple 1 On souhaite stabiliser et valoriser des résidus d'incinération de déchets ménagers et des cendres résultant de l'incinération de boues de stations d'épuration d'eaux urbaines présentant les teneurs en polluants suivantes, déterminées par le test de lixiviation de la norme NF X31-2W. Résidus Cendres Teneur en eau (t) 17 35 Fraction soluble (t) 5.3 4.49 Hg(mg/kg) Pb(mg/kg) 12.3 Cd(mg/kg) As(mg/kg) Cr6(mg/kg) 1.8 S04(mg/kg) 2300 14050 COT(mg/kg) 1250 Sachant que la législation en vigueur exige, pour autoriser la valorisation de déchets, que ce test fournisse au maximum les valeurs suivantes, Seuils admis Fraction soluble(t) 5 Hg(mg/kg) 0.2 Pb(mg/kg) 10 Cd(mg/kg) 1 As(mg/kg) 2 Cr6(mg/kg) 1.5 sO4 COT(mg/kg) 1500 il est naturellement exclu de valoriser ces déchets en l'état. On réalise alors un mortier ayant la composition suivante résidus 1000 kg cendres ......................... 250 kg ciment de laitier contenant 80 t de laitier de haut fourneau 52 kg chaux magnésienne ............... 17 kg eau ............................. 135 kg. Ce mortier est suffisamment fluide pour être pompable. La résistance à la compression à 28 jours du mortier ainsi obtenu est de 3,91 XPa. Un test de lixiviation sur ce mortier, effectué selon la norme NF X31-210, donne les résultats suivants, qui sont inférieurs aux valeurs minimales requises. Fraction soluble (t) 0.33 Hg (mg/kg) Pb (mg/kg) Cd (mg/kg) As (mg/kg) Cr6(mg/kg) S04(mg/kg) 185 COT(mg/kg > 112 Ce mortier peut donc étre valorisé. Exemnl- 2 Pour stabiliser les mêmes résidus et cendres qu' & l'exemple 1, on réalise un mortier ayant la composition suivante résidus ........................ 1000 kg cendres ........................ 250 kg ciment de laitier contenant 80 t de laitier de haut fourneau 38 kg chaux magnésienne .............. 12 kg eau ............................ 125 kg Le mortier ainsi obtenu est pompable et présente une résistance à la compression à 28 jours de 2,1 xPa. Un test de lixiviation selon la norme NF X31-210 donne les résultats suivants Fraction soluble(%) 0.52 Hg(mg/kg) Pb(mg/kg) Cd(mg/kg) As(mg/kg) Cr6(mg/kg) SO4(mg/kg) 261 COT(mg/kg) 167 Ce mortier, comme celui de l'exemple 1, peut donc etre valorisé par exemple en travaux publics. Exemple 3 Pour stabiliser et valoriser les mêmes résidus et cendres qu'à l'exemple 1, on réalise le mortier suivant résidus ........................ 1000 kg cendres ........................ 250 kg ciment de laitier contenant 80 % de laitier de haut fourneau ..... 24 kg chaux magnésienne ............... 8 kg eau ............................. 118 kg Le mortier obtenu est pompable et présente une résistance à la compression 28 jours de 1,3MPa. On effectue une test de lixiviation sur ce mortier selon la norme NF X31-210 et l'on obtient les résultats suivants FS(%) 0.64 Hg(mq/kg) Pb(mg/kg) Cd(mg/kg) As(mg/kg) Cr6(mg/kg) SO4(mg/kg) 337 COT(mg/kg) 195 Ce mortier est donc valorisable. Exemple 4 Pour stabiliser et valoriser les mémes cendres et résidus que l'exemple 1, on réalise le mortier suivant résidus ......................... 1000 kg cendres ........................ 50 kg laitier ......................... 84 kg chaux magnésienne ................ 28 kg eau ............................. 207 kg La résistance à la compression à 28 jours du mortier obtenu est de 4,2MPa. Un test de lixiviation sur ce mortier, selon la norme NF X31-210 donne les résultats suivants FS(8) 0.38 Hg(mg/kg) Pb(mg/kg) Cd(mg/kg) As(mg/kg) Cr6(mg/kg) sO4 COT(mg/kg) 121 ce qui confirme que le mortier est valorisable, par exemple en travaux publics. ExemSl- 5 Pour stabiliser et valoriser les mêmes cendres et résidus qu'à l'exemple 1, on réalise le mortier suivant résidus ....................... 1000 kg cendres ....................... 500 kg laitier ....................... 30 kg chaux magnésienne ............. 10 kg eau ........................... 58 kg La résistance à la compression 28 jours du mortier est de 1,6PIPa. Un test de lixiviation selon la norme NF X31-210 donne les résultats suivants FS(8) 0.82 Hg(mg/kg) Pb(mg/kg) Cd(mg/kg) As(mg/kg) Cr6(mg/kg) so4(mg/kg) 743 COT(mg/kg) 172 Le mortier est donc utilisable, par exemple, pour remplir des vides souterrains par injection. Il est bien entendu que les exemples ci-dessus ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toute modification désirable sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé de stabilisation de résidus d'incinération de déchets ménagers et de cendres résultant de l'incinération de boues de stations d'épuration d'eaux urbaines, caractérisé par le fait que l'on mélange les résidus de l'incinération de déchets ménagers avec - 5 & 50 8 en poids, par rapport auxdits résidus, de cendres résultant de l'incinération des boues de stations d'épuration d'eaux urbaines, - 1 % 20 % en poids, par rapport auxdits résidus, de poudre de laitier, - 0,3 % à 7 % en poids, par rapport auxdits résidus, de chaux magnésienne, et - une quantité d'eau suffisante pour effectuer le gâchage du mélange et lui conférer une consistance souhaitée. 2 - Mélange obtenu par mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1. 3 - Utilisation du mélange selon la revendication 2 comme mortier, notamment pour l'injection de vides souterrains.