Brevet FR2781394A1 — publié le 20000128

l La présente invention concerne un procédé de confinement de déchets urbains ou industriels, notamment de déchets contenant des métaux lourds. Elle concerne également une matière de confinement de ce type de déchets. z On sait que certains résidus industriels contiennent des produits toxiques lixiviables, et notamment des métaux lourds, en teneurs telles qu'ils sont impropres à un recyclage et que, en conséquence, ils doivent impérativement faire l'objet d'un stockage. On a proposé dans l'état antérieur de la technique différentes méthodes de stockage permettant de piéger une partie de ces métaux lourds afin de diminuer la quantité de ceux-ci susceptible d'être libérée au cours d'une lixiviation. La présente invention a pour but de proposer une méthode de ce type qui présente l'avantage d'être d'une mise en oeuvre facile et d'un faible coût. La présente invention a ainsi pour objet un procédé de confinement de déchets en vue de leur stockage, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: - constituer un mortier en mélangeant les déchets à un liant du type susceptible d'être la source d'une réaction de dissolution précipitation conduisant à un durcissement, - effectuer la coulée de ce mortier, - soumettre ce dernier, entre la fin de sa coulée et l'instant de développement des résistances dans celui-ci, à une compression. Afin d'améliorer l'efficacité du procédé suivant l'invention on éliminera, au moins en partie, au cours de l'étape de compression, l'eau resuée par le mortier. Par ailleurs la valeur de la compression à laquelle on soumet le mortier sera de préférence égale à celle correspondant à la résistance à la compression de ce matériau à l'instant du développement des résistances dans celui-ci. Dans la plupart des cas cette compression sera de l'ordre de 4 MPa. Il a été établi qu'en soumettant à contrainte un mortier, dans des conditions définies suivant l'invention, on améliorait la compacité de celui-ci, c'est-à-dire que l'on diminuait son volume poreux dans des proportions importantes. Il a été établi de plus que le procédé suivant l'invention avait pour effet d'éliminer la mésofissuration et la macrofissuration, c'est-à-dire l'établissement de trajets capillaires au sein du matériau. On comprend que, dans ces conditions, on réduit de façon très notable les phénomènes de circulation des liquides dans les mortiers. La présente invention a également pour objet une matrice de confinement destinée notamment au stockage de déchets, et particulièrement de déchets contenant des métaux lourds, constituée d'un mortier obtenu en mélangeant les déchets à un liant du type susceptible d'être la source d'une réaction de dissolution précipitation conduisant à un durcissement, caractérisée en ce que ce mortier a été soumis à une compression, entre la fin de sa coulée et l'instant de développement des résistances dans celui-ci. La présente invention se révèle tout particulièrement intéressante pour assurer le confinement de déchets contenant des métaux lourds. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe verticale schématique d'un exemple d'un dispositif de compression expérimental permettant de tester et mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention. La figure 2 est une vue en perspective du dispositif de compression représenté sur la figure 1. La figure 3 est une courbe représentant la variation de l'absorption capillaire en fonction du temps de durcissement d'un mortier obtenu de façon classique et d'un mortier obtenu suivant l'invention. On décrira tout d'abord un dispositif de type expérimental qui permet de mettre en évidence les résultats obtenus suivant l'invention. Ce dispositif permet de constituer des éprouvettes de mortier de forme parallélépipédique. Ce dispositif comprend un moule 1, de type normalisé, qui est formé d'une plaque de base 3 sur laquelle sont fixées deux plaques extrêmes transversales 5, maintenues sur celles-ci par boulonnage, entre lesquelles sont disposées et maintenues quatre plaques longitudinales 7 qui définissent ainsi trois logements. Chacun de ces logements est fermé par un couvercle 8 qui s'encastre entre les parois transversales 5 et les plaques longitudinales 7. On dispose dans le fond du logement ainsi que sous les couvercles 8, des plaques poreuses 9 qui sont destinées à absorber l'eau resuée par le matériau lors de la compression, ainsi que mentionné ci-après. On pourrait également bien entendu suivant l'invention prévoir d'autres moyens permettant d'absorber cette eau resuée, ainsi que des moyens permettant à celle-ci de s'éliminer d'elle-même du moule par le biais notamment de divers orifices prévus à cet effet. On dispose cet ensemble dans une machine, non représentée sur le dessin, apte à exercer sur chaque couvercle 8 une force de compression verticale F. Suivant la présente invention, on comprime le matériau moulé depuis le début de la coulée de celui-ci jusqu'à l'instant o débute le développement des résistances dans ce matériau. On a tout d'abord réalisé un premier lot d'éprouvettes constituées d'un mortier normalisé obtenu à partir d'un ciment normalisé. On a ensuite réalisé un second lot d'éprouvettes, constituées d'un mortier de composition identique, que l'on a préparé ainsi que décrit précédemment. On a représenté dans le tableau I reproduit ci-après le volume poreux global de chacun de ces deux mortiers à différents temps de durcissement. On constate que la porosité globale du mortier obtenu sous contrainte est très inférieure à celle du même mortier obtenu de façon classique. l TABLEAU I Temps Volume poreux en mm3/g mortier normal mortier préparé sous contrainte 24 heures 92,63 54,94 heures 90,09 54,69 7 jours 69,40 39,78 28 jours 24,16 18,55 jours 23,15 17,10 Cependant, en ce qui concerne l'intérêt de tels mortiers en tant que moyens de confinement, un facteur $ essentiel à prendre en considération est la valeur des macroporosités qu'ils comportent puisque l'on sait que ce sont ces dernières qui constituent les chemins traversant le mortier qui autorisent le passage des liquides au travers de celui-ci. Une étude microscopique comparée menée sur la répartition des pores à l'intérieur des éprouvettes des premier et second lots de mortier a permis d'établir que les mortiers obtenus sous contrainte présentaient une macroporosité fortement diminuée. Cette étude microscopique a été confirmée par des essais portant sur l'absorption capillaire des deux lots d'échantillons de mortier. Pour ce faire on a disposé des éprouvettes des deux lots de mortier dans un bac de sable fin de Fontainebleau humidifié que l'on a recouvert de manière à éviter toute évaporation d'eau. On a maintenu humide le lit de sable pendant toute la durée du test, c'est-à-dire pendant 168 heures. On a représenté sur la courbe de la figure 3 la variation de l'absorption capillaire en fonction du temps pendant lequel on a maintenu les éprouvettes dans le milieu de sable humidifié, d'une part pour les éprouvettes du premier lot (courbe a) et pour les éprouvettes du second lot (courbe b). On sait que l'absorption capillaire s'exprime par la formule: Xj=(Mj-Mo)/16 o - Mo est la masse en grammes de l'éprouvette avant essai - Mj est la masse de l'éprouvette après j heures d'absorption capillaire. On constate que les quantité d'eau absorbées par les échantillons de mortier du second lot (échantillons préparés sous contrainte) sont en moyenne égales au tiers de celles absorbées par les échantillons de mortier du premier lot (échantillon de mortier de type classique). Il a également été établi qu'en constituant un mortier dans lequel les déchets que l'on souhaite rendre inertes sont associés au ciment, en remplacement, au moins en partie, du sable, on diminuait de façon notable suivant l'invention la porosité et les macrofissures, et en conséquence la pénétration des solutions à l'intérieur du mortier. La présente invention permet ainsi de constituer des matrices de confinement beaucoup plus performantes que celles de l'état antérieur de la technique, permettant notamment de stabiliser, de rendre inerte et d'encapsuler la plupart des déchets, et notamment ceux contenant des métaux lourds toxiques de façon à éviter leur relargage au cours d'une lixiviation. Bien que dans l'exemple de mise en oeuvre précédemment décrit le mortier soit constitué à partir d'un ciment, on pourrait bien entendu utiliser à la place de celui-ci tout autre liant susceptible d'être la source d'une réaction de dissolution précipitation conduisant à un durcissement. REVENDICATIONS 1.- Procédé d'élaboration d'une matrice de confinement en vue notamment du stockage de déchets, et particulièrement de déchets contenant des métaux lourds, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: constituer un mortier en mélangeant les déchets à un liant du type susceptible d'être la source d'une réaction de dissolution précipitation conduisant à un durcissement, - effectuer la coulée de ce mortier, soumettre ce dernier, entre la fin de sa coulée et l'instant de développement des résistances dans celui-ci, à une compression. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la compression s'étend sur au moins le temps séparant la fin de la coulée et l'instant de développement des résistances dans le mortier. 3.- Procédé suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que, au cours de l'étape de compression, on élimine, au moins en partie, l'eau resuée par le mortier. 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la valeur de la compression à laquelle on soumet le mortier est égale à celle correspondant à la résistance à la compression de ce matériau à l'instant du développement des résistances dans celui-ci. 5.- Procédé suivant la revendication 4 caractérisé en ce que la valeur de la compression est de l'ordre de 4 MPa. 6.- Matrice de confinement destinée notamment au stockage de déchets, et particulièrement de déchets contenant des métaux lourds, constituée d'un mortier obtenu en mélangeant les déchets à un liant du type susceptible d'être la source d'une réaction de dissolution précipitation conduisant à un durcissement, caractérisée en ce que ce mortier a été soumis, entre la fin de sa coulée et l'instant de développement des résistances dans celui-ci, à une compression.