Brevet FR2792856A1 — publié le 20001103

La présente invention est relative à un procédé pour décontaminer un pro- duit contenant des métaux. La présence de métaux notamment amphotères, par exemple dans des sols, dans des résidus d'incinération ou dans des poussières captées dans des fumées d'incinération, constitue un risque important pour la santé humaine et/ou animale: en effet, le lessivage de tels produits entraîne ces métaux qui risquent ainsi de s'accumuler dans des zones du sous-sol et même d'atteindre une nappe phréatique, polluant alors celle-ci de telle sorte à en rendre l'eau impropre à toute consommation. On rappellera que par métaux amphotères, il faut notamment en- tendre le bismuth, I'arsenic, I'antimoine, le cobalt, le plomb, le zinc, le cuivre, le cadmium,... On connaît déjà des procédés pour décontaminer de tels produits comme ceux décrits dans les documents suivants: JP-54 037 365 A, JP-58 089 988 A et FR-2 764 531 A. s Le premier des documents ci-dessus est relatif au lavage d'un effluent li- quide contenant des ions de métaux, issu du traitement de surface d'un article mé- tallique avec un acide organique (acide citrique, acide formique, acide hydroxy- acétique, etc.). Pour cela, on incinère l'effluent liquide sans émettre dans l'atmosphère de poussières et sans dépôts de cendres contenant des métaux. Se- Ion ce procédé, on ajoute de la chaux, vive (CaO) ou éteinte (Ca(OH)2), en une quantité telle que le pH soit compris entre 10 et 12,5 de façon que les hydroxydes de métaux précipitent; puis on insuffle de l'air, des gaz de combustion ou de l'oxyde de carbone dans le liquide surnageant jusqu'à saturation en gaz carbonique de façon à séparer les composés calcaires par précipitation. Le document JP-58 089 988 A concerne le traitement d'effluents liquides contenant des métaux alcalino-terreux et des métaux lourds. Le procédé décrit consiste à ajouter une solution de carbonate de soude et de la soude dans un rap- port 2:1, et à récupérer simultanément les métaux alcalino-terreux et les métaux lourds en maintenant le pH entre 9,5 et 11. Le document FR-2 764 531 A, d'ailleurs au nom des demandeurs, est relatif à un procédé pour traiter les résidus d'épuration des fumées d'incinération d'ordures ménagères et/ou de déchets industriels. Selon ce procédé, on dessale ces résidus par un lavage au carbonate de sodium de telle sorte que l'on solubilise tous les sels y compris les sulfates et que l'on précipite le calcium soluble; puis on effectue une séparation solide/liquide pour obtenir un gâteau dessalé qui est lixivié par du carbonate de sodium: on récupère par séparation solide/liquide, d'une part, un gâteau qui, lavé et neutralisé, contient les résidus épurés et, d'autre part, un surnageant et des eaux de lavage desquels on extrait les boues métalliques par neutralisation au gaz carbonique. Ces procédés de l'art antérieur ne sont pas pleinement satisfaisants car soit ils sont destinés à traiter des produits très particuliers, soit ils induisent des coûts de traitement trop élevés compte tenu de la valeur marchande des résidus finaux dé- contaminés. Aussi, un des buts de la présente invention est-il de fournir un procédé pour décontaminer un produit contenant des métaux, qui permet de traiter tout produit contaminé par des métaux et à un coût économiquement intéressant. Ce but, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, est atteint par un procédé pour décontaminer un produit contenant des métaux qui est caractérisé, selon la présente invention, par le fait que l'on lixivie à la soude ce produit, que l'on récupère par séparation solide/liquide un gâteau qui est lavé à l'eau puis neutralisé par un agent de neutralisation et de stabilisation, et qu'à l'issue de la lixiviation on récupère une solution de soude, dont une première partie est neutralisée par une insufflation de gaz carbonique entraînant la formation de boues métalliques contenant lesdits métaux et une production de carbonate de sodium qui est recyclé avec la seconde partie de la solution de soude recyclée, ladite seconde partie étant recyclée vers ladite lixiviation. De préférence, lors de la lixiviation, on ajoute de la chaux en quantité suffi- sante pour régénérer la soude en précipitant les carbonates sous forme de carbo- nate de calcium. Avantageusement, I'agent de neutralisation et de stabilisation est choisi parmi le gaz carbonique ou l'acide phosphorique (H3PO4), seuls ou en com- binaison entre eux ou avec leurs sels tel que le dihydrogéno-phosphate de potas- sium (KH2PO4). Selon une première variante de réalisation, on traite la solution de carbonate de sodium par de la chaux afin, d'une part, d'obtenir une solution de soude régéné- rée qui est injectée dans la seconde partie de la solution de soude et, d'autre part, un précipité de carbonate et éventuellement de sulfate de calcium. Selon une deuxième variante de réalisation de la présente invention, le pro- duit contaminé subit, avant la lixiviation, une dessalinisation par lavage à l'eau de façon à éliminer par entraînement les chlorures sous forme notamment d'une solu- tion de chlorure de calcium ou de sodium. L'eau de lavage est celle issue de l'étape de neutralisation du gâteau lavé. Quant à la solution de chlorure, elle est neutrali- sée par injection de gaz carbonique: on obtient ainsi un précipité de boues métalli- ques et de carbonate de calcium avec éventuellement du sulfate de calcium et une saumure riche notamment en chlorure de sodium. Selon une troisième variante de réalisation, l'étape de dessalinisation peut être complétée par une étape de lavage à l'eau avec recyclage de la solution re- cueillie vers cette étape de dessalinisation La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif, doit être lue en regard des figures annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 est un schéma simplifié du procédé selon un mode de réalisa- tion de la présente invention; - la figure 2 est un schéma simplifié du procédé de la figure 1 selon une va- riante de réalisation; - la figure 3 est un schéma simplifié du procédé de la figure 1 selon un se- cond mode de réalisation de la présente invention; et, - la figure 4 est un schéma simplifié du procédé de la figure 3 selon une va- riante de réalisation. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1, on lixivie le produit contaminé 1 par une solution de soude 2 et on introduit de la chaux 3, vive ou éteinte, de façon à régénérer in situ la soude par précipitation de carbonate de calcium (CaCO3) par réaction avec le carbonate de sodium recyclé issu de la neutralisation ci-dessous. Par séparation solide/liquide, on recueille, d'une part, un gâteau 4 et, d'autre part, une solution de soude 5 qui est envoyée vers une étape de neutralisation soit en totalité, soit partiellement. Dans les deux cas, une première partie 5a de cette solution de soude 5, l'éventuelle seconde partie 5b étant recyclée vers la lixiviation, est, de façon continue ou discontinue, soumise à une neutralisation par du gaz car- bonique (C02) 6: ceci entraîne, d'une part, la formation d'une solution de carbonate de sodium 7 qui est recyclée vers la lixiviation avec la seconde partie 5b de la solu- tion de soude 5 et, d'autre part, un précipité 8 de boues métalliques comprenant des métaux notamment amphotères ainsi que d'éventuels sulfates. Si nécessaire pour éliminer d'autres impuretés solubles tels que les chlorures, on peut prévoir une purge 17 sur le circuit de la solution de carbonate de sodium 7. Le gâteau 4 est ensuite lavé à l'eau puis neutralisé par un agent de neutrali- sation et de stabilisation 9 tel que le gaz carbonique ou l'acide phosphorique (H3PO4), seuls ou en combinaison entre eux ou avec un de leurs sels tel que le dihydrogéno-phosphate de potassium (KH2PO4). Lors de cette étape de neutralisa- tion et stabilisation, on injecte de l'eau 10 qui est partiellement ou totalement récu- pérée 20 pour le lavage du gâteau 4, puis est recyclée vers la lixiviation. s A l'issue de cette étape de neutralisation et stabilisation, on récupère un dé- chet humide 18, stabilisé, décontaminé et éventuellement enrichi en carbonate et/ou en sulfate de calcium, ce qui peut présenter des avantages pour certaines applications. Selon une variante de réalisation de la présente invention représentée à la figure 2, on régénère la solution de carbonate de sodium 7 par de la chaux 11 afin, d'une part, d'obtenir une solution de soude régénérée qui est injectée dans la se- conde partie 5b de la solution de soude 5 et, d'autre part, un précipité 12 de carbo- nate et éventuellement de sulfate de calcium. Si nécessaire on injecte aussi un ap- point de carbonate de sodium (Na2CO3) 19. La figure 3 est relative à un second mode réalisation de la présente inven- tion selon lequel le produit contaminé 1 subit, avant la lixiviation, une dessalinisation par lavage à l'eau de façon à éliminer par entraînement les chlorures sous forme notamment d'une solution 13 de chlorure de calcium. L'eau de lavage est celle 20 issue de l'étape de neutralisation du gâteau lavé 21. Quant à la solution de chlorure 13, elle est neutralisée par injection de gaz carbonique 22: on obtient ainsi un pré- cipité 14 de boues métalliques et de carbonate de calcium avec éventuellement du sulfate de calcium et une saumure 15 riche notamment en chlorure de sodium. Le gâteau 4 est lavé par de l'eau 23 qui est recyclée 24 vers l'étape de neu- tralisation de la solution13. Cette étape de dessalinisation peut être complétée, comme représentée à la figure 4, par une étape de lavage par l'eau 20 issue de l'étape de neutralisation et stabilisation, avec recyclage de la solution recueillie 16 vers l'étape de dessalinisa- tion. Le produit décontaminé 18 est, selon cette variante du second mode de ré- alisation représentée à la figure 4, soumis à une étape supplémentaire de lavage 25 par de l'eau 26: I'eau recueillie 23 à l'issue de ce lavage 25 est recyclée vers l'étape de lavage du gâteau 4. Les avantages du procédé selon la présente invention sont particulièrement mis en évidence par les exemples ci-après, étant précisé que celui-ci a notamment pour résultat, ainsi que l'aura compris l'homme du métier, de séparer la fraction lixiviable de celle non-lixiviable qui constitue le déchet humide traité. Exemple N 1: Traitement d'un résidu de fumées d'incinération d'ordures ménagqè- s res épuré par un traitement dit semi-humide. Si l'on soumet un tel résidu au procédé tel que décrit ci-dessus, on obtient un déchet final présentant les caractéristiques regroupées dans le tableau I ci-des- sous par rapport à celles du déchet initial avant traitement: TABLEAU I Eléments Cl S04 Pb Zn Unité Avant traitement 15.2 4,3 0,12 0,58 % sur sec 152 000 43 000 1 200 5 800 mg/kg de sec Partie lixiviable - 152 000 - 36 000 - 400 - 600 mg/kg de sec Après traitement 0, 1 0,8 0,08 0,52 % sur sec 1 000 8 000 800 5 200 mg/kg de sec Partie lixiviable* 742 756 0, 7 2,7 mg/kg de sec Diminution de la 99,5 97,9 99,8 99,6 % fraction lixiviable ll * mesure obtenue au test Soxhlet 24h Exemple N 2: Traitement d'un résidu de fumées d'incinération d'ordures ménagqè- res épure par un traitement dit humide Si l'on soumet un tel résidu au procédé tel que décrit ci-dessus, on obtient un déchet final présentant les caractéristiques regroupées dans le tableau Il ci-des- sous par rapport à celles du déchet initial avant traitement: TABLEAU II Eléments Ci S04 Pb Zn Unité Avant traitement 1,5 16 1 2,5 % sur sec 000 160 000 10 000 25 000 mg/kg de sec Partie lixiviable - 15 000 - 155 000 4 700 - 12 500 mg/kg de sec Après traitement 0,11 0,76 0,53 1,25 % sur sec 1 100 7 600 5 300 12 500 mg/kg de sec Partie lixiviable* 864 2 763 3,3 10, 6 mg/kg de sec Diminution de la 94,2 98,2 99,9 99,9 % fraction lixiviable l * mesure obtenue au test Soxhiet 24h REVENDICATIONS 1. Procédé pour décontaminer un produit contenant des métaux, caractérisé par le fait que l'on lixivie à la soude (2) ledit produit (1), que l'on récupère par sépa- s ration solide/liquide un gâteau (4) qui est lavé à l'eau puis neutralisé par un agent de neutralisation et de stabilisation (9), et qu'à l'issue de la lixiviation on récupère une solution de soude (5), dont une première partie (5a) est neutralisée par une insufflation de gaz carbonique (6) entraînant la formation de boues métalliques (8) contenant lesdits métaux et une production de carbonate de sodium (7) qui est in- jecté dans la seconde partie (5E) de la solution de soude recyclée, ladite seconde partie (5b) étant recyclée vers ladite lixiviation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lors de la lixi- viation on ajoute de la chaux (3) en quantité suffisante pour régénérer la soude (2) en précipitant les carbonates sous forme de carbonate de calcium. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agent de neutralisation et de stabilisation (9) est choisi parmi le gaz carbonique ou l'acide phosphorique (H3PO4), seuls ou en combinaison entre eux ou avec leurs sels tel que le dihydrogéno-phosphate de potassium (KH2PO4). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on traite la solution de carbonate de sodium (7) par de la chaux (11) afin, d'une part, d'obtenir une solution de soude régénérée qui est injectée dans la seconde partie (5b) de la solution de soude (5) et, d'autre part, un précipité (12) de carbonate et éventuellement de sulfate de calcium. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le produit contaminé (1) subit, avant la lixiviation, une dessalinisation par lavage à l'eau de façon à éliminer par entraînement les chlorures sous forme no- tamment d'une solution (13) de chlorure de calcium. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'eau de la- vage (20) est celle issue de l'étape de neutralisation du gâteau lavé. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on neutralise la solution de chlorure (13) par injection de gaz carbonique (22). 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'à l'issue de cette étape de dessalinisation on réalise un lavage à l'eau avec recyclage de la solution recueillie (16) vers l'étape de dessalinisation.