Brevet FR2758749A1 — publié le 19980731

La présente invention a pour objet un procédé de stabilisation de déchets par des liants hydrauliques, et un mortier stabilisé notamment obtenu par la mise en oeuvre du procédé. De façon plus précise, l'invention concerne un procédé qui permet de réaliser une neutralisation du potentiel polluant des déchets à l'aide de liants hydrauliques en assurant, outre la fixation chimique des espèces polluantes, une compacité telle que même la redissolution des espèces les plus solubles est sensiblement diminuée. Au sens de la présente invention, on entend par stabilisation des déchets tout moyen permettant de réduire les potentiels polluants du déchet. Le potentiel polluant est déterminé par un test de lixiviation qui est défini par les normes NF-X-31-210 ou NF-X-31-211 selon que le déchet considéré présente un caractère massif ou non massif. On connaît différents procédés de stabilisation qui concernent différentes techniques d'enrobage de ces déchets. On peut citer en particulier un procédé SHELL d'enrobage à l'aide de bitume, un procédé DOW CORNING de vitrification de ces déchets et l'enrobage à l'aide de liants hydrauliques. Une des principales difficultés rencontrées lors de l'utilisation d'un procédé de stabilisation à base de liants hydrauliques est liée au contrôle de la porosité du bloc du déchet solidifié. En effet, la perméabilité du bloc solidifié dépend pour une grande part de sa porosité. On comprend que plus la porosité augmente, plus la perméabilité sera grande et par conséquent, plus les eaux pluviales pourront facilement pénétrer dans le bloc et dissoudre les éléments facilement solubles contenus dans les déchets solidifiés. Or, dans certains cas, on a constaté que, lors de la préparation du mortier à base de liant hydraulique, de déchets et d'eau, des gonflements se produisent, ces gonflements ayant pour conséquence, bien entendu, une sensible augmentation de la porosité des déchets ainsi traités. Cette augmentation de la porosité de la matrice cimentière se traduit bien sûr sur les performances du bloc obtenu après solidification par une baisse de la résistance en compression du bloc, une diminution de sa densité et une augmentation sensible de la quantité d'éléments dissous contenus dans les déchets lors des essais de lixiviation selon la norme NF-X-3 1-211. Il existe donc un réel besoin de mettre au point un procédé de stabilisation de déchets par liant hydraulique qui permette en particulier d'éviter les risques de gonflement de la matrice de mortier après sa solidification. Un objet de la présente invention est de fournir un procédé de stabilisation de déchets par liant hydraulique qui permette de prévenir ou au moins de diminuer très sensiblement la formation de ces gonflements et, par conséquent, d'améliorer les performances du bloc solidifié vis-à-vis des risques de lixiviation des éléments polluants contenus dans les déchets solidifiés. Il s'est avéré que, de façon surprenante, l'adjonction d'ions nitrate ou nitrite lors de la préparation du mortier de stabilisation, permettait d'empêcher totalement l'apparition des gonflements dans le bloc solidifié, gonflements qui se produisent habituellement. De façon plus précise, le procédé de stabilisation de déchets par liant hydraulique se caractérise en ce que, lors de la préparation du mortier à base de liants hydrauliques, de déchets et d'eau, on ajoute un matériau contenant des ions nitrites ou nitrates. Comme on l'expliquera plus en détails ultérieurement, cette addition de matériau contenant des ions nitrite ou nitrate empêche le gonflement du bloc de déchet stabilisé lors de sa solidification et assure donc le maintien de sa porosité de l'enveloppe de béton à un très faible niveau. De préférence, le matériau contenant des ions nitrite ou nitrate est choisi dans le groupe comprenant les nitrites ou nitrates de sodium, de potassium, de calcium, de fer, d'aluminium, de magnésium et l'acide nitrique dilué. De préférence, pour 1000 parties en poids de déchets, la teneur en ions nitrate ou nitrite est comprise entre 1,5 et 60 parties en poids et de préférence encore entre 3,5 et 30. Ce procédé permet en particulier, tout en respectant les normes en vigueur, de réduire sensiblement les quantités de liant hydraulique nécessaires à la stabilisation des déchets pour obtenir une qualité de perméabilité donnée. L'invention concerne également un mortier stabilisé à base de déchets, de liants hydrauliques et d'eau qui se caractérise en ce qu'il comprend en outre un matériau contenant des ions nitrite ou nitrate. On va maintenant décrire plusieurs exemples de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans un premier exemple, on a procédé à la stabilisation de déchets, par exemple de cendres volantes résultant de l'incinération d'ordures ménagères contenant une fraction soluble de 20% selon la norme X31210 et une teneur en chlorure de 8,5%. La stabilisation a été réalisée par la préparation d'un mortier à partir de 1000 kg de déchets, 300 kg de liant hydraulique et 460 litres d'eau pour l'essai témoin (I) et l'adjonction de 35 kg de nitrate de fer pour l'exemple n- 1 (II). Les résultats obtenus ont été les suivants I II Variation Rc à 28 jours 3,5 MPa 24,5 MPa + 614% Densité 1,72 1,87 + 8.72% Fraction soluble 4,6% 2,2% -52,17% selon Norme X31211 % de chlorure solubilisé 2,1% 0,95% -54.8% porosité Hg 35.6% 30% -15.73% Le tableau montre que l'adjonction de nitrate de fer permet d'augmenter considérablement la résistance à la compression à 28 jours (Rc) et de diminuer sensiblement la porosité du déchet stabilisé et en conséquence de réduire très significativement la fraction soluble et le pourcentage de chlorure solubilisé. Comme cela a déjà été indiqué, on pourrait utiliser d'autres nitrates que du nitrate de fer, par exemple des nitrates de sodium, potassium, calcium, magnésium ou aluminium. On pourrait également utiliser des nitrites de ces mêmes métaux ou encore de l'acide nitrique dilué. De plus, il faut noter que l'efficacité du procédé ne dépend pas du type de liant hydraulique utilisé. On utilise indifféremment les ciments suivants: CLK 45 CLC CHF CFA CFJ Ciment de laitier Ciment de laitier + chaux Ciment de laitier + chaux magnésienne Ciment de laitier + chaux + anhydrite Ciment alumineux On a réalisé un deuxième exemple de stabilisation pour des déchets présentant une fraction soluble de 24% et une teneur en chlorure de 10,5%. Dans la mise en oeuvre témoin (III), on a préparé un mortier avec 1000 kg de déchets, 300 kg de liant hydraulique et 485 litres d'eau. Lors du deuxième essai réalisé avec le même type de déchets, on a ajouté 35 kg de nitrate de fer (IV). Le tableau suivant donne les résultats comparatifs. III IV Variation Rc à 28 jours 5,77MPa 17,9MPa + 310% Densité 1,61 1,83 + 11.37% Fraction soluble à 28j 6,37% 3,3% -48,19% selon Norme X31211 % de chlorure solubilisé 2,94% 1,45% -33.67% porosité 39% 30% -23.08% On voit que, dans ce deuxième exemple, la porosité du déchet stabilisé est très sensiblement réduite et qu'en revanche, la résistance à la compression est très significativement augmentée. De façon plus générale, pour 1000 kg de déchets à stabiliser, il faut utiliser entre 1,5 kg et 60kg d'ions nitrate ou nitrite et de préférence encore 3,5 et 30 kg. Dans le cas où le matériau contenant les ions nitrate est du nitrate de calcium, le poids de nitrate doit être compris entre 2,5 et 75 kg et de préférence encore entre 5 et 35 kg. Il faut ajouter que la teneur pondérale en nitrite ou en nitrate d'un même métal doit être sensiblement la même malgré la différence de masse spécifique car les nitrites sont apparemment légèrement moins efficaces. REVENDICATIONS 1. Procédé de stabilisation de déchets à l'aide d'un liant hydraulique caractérisé en ce que, lors de la préparation du mortier à base de déchets du liant hydraulique et de l'eau, on ajoute un matériau contenant des ions nitrate ou nitrite. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour 1000 parties en poids de déchets, la teneur pondérale en ions nitrite ou nitrate est comprise entre 1,5 et 60 parties. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la teneur pondérale en ions nitrite ou nitrate est comprise entre 3,5 et 30 parties pour 1000 parties de déchets. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau contenant des ions nitrate est choisi dans le groupe comprenant les nitrates de fer, aluminium, sodium, potassium, calcium et magnésium. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau contenant des ions nitrate est de l'acide nitrique dilué. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau comprenant des ions nitrite est choisi dans le groupe comprenant les nitrites de fer, aluminium, sodium, potassium, calcium et magnésium. 7. Mortier à base de liant hydraulique, de déchets et d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un matériau contenant des ions nitrite ou nitrate. 8. Mortier selon la revendication 7, caractérisé en ce que, pour 1000 parties en poids de déchets, la teneur pondérale en ions nitrate ou nitrite est comprise entre 1,5 et 60 parties. 9. Mortier selon la revendication 8, caractérisé en ce que la teneur pondérale en ions nitrate ou nitrite est comprise entre 3 et 30 parties pour 1000 parties de déchets.