Brevet FR3118590A1 — publié le 20220708

La présente invention concerne un procédé de traitement de déblais de sols excavés, provenant d’aménagement sous-terrain, comprenant une étape de détermination de la teneur en disulfure de fer, FeS 2 , et de la teneur en carbonate dans les déblais. procédé de traitement de sols excavés contenant de la pyrite DOMAINE DE L'INVENTION L’invention se situe dans le domaine du traitement et de la gestion des matériaux générés par l’excavation, notamment lors de creusement d’ouvrages. L’invention vise le traitement de matériaux présentant des risques d’oxydation et d’acidification. L’invention vise ainsi le traitement de sols excavés contenant de la pyrite. ETAT DE LA TECHNIQUE Les projets d’infrastructures présentent des aménagements souterrains, comme les tunnels, les barrages, les réseaux, les fondations, qui nécessitent des travaux d’excavation et génèrent lors de leurs réalisations des volumes importants de matériaux excavés. L’excavation peut concerner des milieux marins et/ou aquatiques tels que des bassins, ports ou canaux, ou des milieux non marins. Dans les milieux aquatiques, la sédimentation forme des couches sédimentaires par décantation dans le fond de ces bassins. Le curage de bassins, tels des canaux ou installations portuaires, consiste en l’extraction de ces couches sédimentaires formées par décantation. Les matériaux curés, c’est-à-dire issus du curage, sont extraits et généralement exportés vers des terrains de dépôts appropriés. Dans les milieux hors marins et aquatiques, le creusement correspond à l’excavation ou la fouille dans le sol. Les projets d’infrastructures ont recours à différentes méthodes de creusement en fonction des types de sols. La nature et les caractéristiques des matériaux excavés lors des méthodes de creusement ou de curage, notamment la composition physicochimique et la granulométrie, varient non seulement en fonction de la nature géologique du terrain creusé ou curé, mais aussi des phénomènes géologiques, chimiques et biologiques qui ont affecté ce sol auparavant. Les méthodes de creusement sont par exemple des méthodes de creusement dit « mécanisé », par opposition aux méthodes utilisant des explosifs. Les méthodes de creusement mécanisé sont généralement mises en œuvre à l’aide d’engins, tels que des pelleteuses, des dragues ou des tunneliers. Elles peuvent en particulier être mises en œuvre avec des tunneliers à grippeurs - utilisés de préférence dans les terrains rocheux - ou avec des tunneliers à pression de terre ou à pression de boue - utilisés de préférence dans le cas de terrains meubles (par exemple composés d’argile, de graves, de limon et/ou de sable). Les méthodes de curage de bassins, par exemple de canaux ou d’installations portuaires, sont par exemple le curage mécanique, c’est-à-dire par des engins à godets, des pelles mécaniques, des dragues à godets, ou le curage hydraulique, c’est-à-dire par des dragues à désagrégateurs ou des pompes. Ainsi, les méthodes de creusement peuvent créent un flux important de déblais qui doivent être stockés, pour pouvoir notamment être revalorisés dans diverses applications de construction ou terrassement, sans polluer l’environnement. Ces méthodes génèrent des volumes importants de matériaux excavés. Les déblais sont le plus souvent ensuite utilisés en tant que remblais. Cependant, pour pouvoir être stockés ou être revalorisés dans diverses applications de construction les déblais doivent être inertes pour l’environnement, au sens qu’ils ne doivent pas contribuer à un risque de pollution de l’environnement. Ainsi, la gestion des matériaux excavés lors du creusement et/ou du curage est devenue un enjeu important pour ces projets d’infrastructure. Il est dès lors de la responsabilité des maîtres d’ouvrage de creusement de travaux souterrains ou de curage de gérer les matériaux excavés. Il est en outre particulièrement avantageux de pouvoir traiter des quantités importantes de matériaux excavés, notamment des quantités supérieures ou égales à 1000 tonnes, notamment des quantités supérieures ou égales à 2000 tonnes, par exemple d’environ 2500 tonnes, masse correspondant au volume d’une barge, par cycle de traitement. Un but de l’invention est de traiter de déblais de sols excavés, provenant de chantier de creusement sous-terrain, en particulier provenant de tunneliers, présentant des risques d’oxydation et d’acidification. Il est à cet effet proposé, un procédé de traitement de déblais de sols excavés, provenant d’aménagement sous-terrain, comprenant une étape de détermination de la teneur en disulfure de fer, FeS 2 , et de la teneur en carbonate dans les déblais. Avantageusement, le procédé comprend les étapes suivantes : a) détermination du potentiel d’acidification des déblais, noté AP, par : a.1) détermination de la teneur en soufre oxydable, notée S ox %, dans les déblais ; a.2) calcul du potentiel d’acidification AP selon l’équation (1) suivante : [Math 1] b) détermination du potentiel de neutralisation des déblais, noté NP, par : b.1) détermination de la teneur totale en carbonate dans les déblais, notée MCO 3 %, M représentant le contre-ion, de préférence Ca ou Mg ; b.2) calcul du potentiel de neutralisation NP selon l’équation (2) suivante : [Math 2] c) calcul du ratio NP/AP ; d) si le ratio NP/AP est > 3, les déblais peuvent être stockés sans traitement ; e) si le ratio NP/AP est ≤ 3, les déblais sont traités par apport de carbonate de telle sorte que le mélange en résultant ait un ratio NP (mélange après traitement) /AP (mélange après traitement) strictement supérieur à 3. Lors de l’étape e) le carbonate est avantageusement apporté par ajout de matériau calcaire et l’étape e) comprend les étapes suivantes : e.1) détermination de la teneur totale en carbonate dans le matériau calcaire, notée MCO 3 %(calcaire), M représentant le contre-ion, de préférence Ca ou Mg ; e.2) calcul du potentiel de neutralisation du matériau calcaire, noté NP calcaire , selon l’équation (3) suivante : [Math 3] e.3) calcul du taux minimal de matériau calcaire à ajouter, noté x, selon l’inéquation (4) suivante : [Math 4] où AP et NP sont tels que définis précédemment. De préférence, la teneur, x, de matériau calcaire à ajouter est déterminée selon l’équation (5) suivante : [Math 5] où NP, AP et NP calcaire sont tels que définis précédemment. Les sols excavés sont en particulier de nature sablo-argileux. Le procédé est avantageusement réalisé à l’échelle industrielle. Il comprend avantageusement les étapes suivantes 1. Dépose des déblais de sols excavés provenant d’une même zone géographique de creusement sur une zone plane imperméable avec des moyens de collecte et de récupération des eaux de ruissellement ; et 2. Analyse de la teneur en disulfure de fer, FeS 2 , et de la teneur en carbonate, calcul du ratio NP/AP et détermination du taux minimal, x, de matériau calcaire à ajouter ; puis 3. Epandage des matériaux calcaires comprenant le dépôt d’une couche de matériaux calcaire en superposition à la couche de déblais à traiter ; puis 4. Homogénéisation du mélange déblais et matériaux calcaire par malaxage ; puis 5. Stockage du déblai rendu inerte à la suite de l’étape 4. Lors de l’étape a) on dépose avantageusement 2500 T de déblais. Procédé de traitement de déblais de sols excavés, provenant d’aménagement sous-terrain, comprenant une étape de détermination de la teneur en disulfure de fer, FeS 2 , et de la teneur en carbonate dans les déblais. Procédé selon la revendication 1, comprenant les étapes suivantes : a) détermination du potentiel d’acidification des déblais, noté AP, par : a.1) détermination de la teneur en soufre oxydable, notée S ox %, dans les déblais ; a.2) calcul du potentiel d’acidification AP selon l’équation (1) suivante : b) détermination du potentiel de neutralisation des déblais, noté NP, par : b.1) détermination de la teneur totale en carbonate dans les déblais, notée MCO 3 %, M représentant le contre-ion, de préférence Ca ou Mg ; b.2) calcul du potentiel de neutralisation NP selon l’équation (2) suivante : c) calcul du ratio NP/AP ; d) si le ratio NP/AP est > 3, les déblais peuvent être stockés sans traitement ; e) si le ratio NP/AP est ≤ 3, les déblais sont traités par apport de carbonate de telle sorte que le mélange en résultant ait un ratio NP (mélange après traitement) /AP (mélange après traitement) strictement supérieur à 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel lors de l’étape e) le carbonate est apporté par ajout de matériau calcaire et l’étape e) comprend les étapes suivantes : e.1) détermination de la teneur totale en carbonate dans le matériau calcaire, notée MCO 3 %(calcaire), M représentant le contre-ion, de préférence Ca ou Mg ; e.2) calcul du potentiel de neutralisation du matériau calcaire, noté NP calcaire , selon l’équation (3) suivante : e.3) calcul du taux minimal de matériau calcaire à ajouter, noté x, selon l’inéquation (4) suivante : où AP et NP sont tels que définis à la revendication 2. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la teneur, x, de matériau calcaire à ajouter est déterminée selon l’équation (5) suivante : où NP, AP et NP calcaire sont tels que définis à la revendication 2 ou 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les sols excavés sont de nature sablo-argileux. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes 1. Dépose des déblais de sols excavés provenant d’une même zone géographique de creusement sur une zone plane imperméable avec des moyens de collecte et de récupération des eaux de ruissellement ; et 2. Analyse de la teneur en disulfure de fer, FeS 2 , et de la teneur en carbonate, calcul du ratio NP/AP et détermination du taux minimal, x, de matériau calcaire à ajouter ; puis 3. Epandage des matériaux calcaires comprenant le dépôt d’une couche de matériaux calcaire en superposition à la couche de déblais à traiter ; puis 4. Homogénéisation du mélange déblais et matériaux calcaire par malaxage ; puis 5. Stockage du déblai rendu inerte à la suite de l’étape 4. Procédé selon la revendication 6, dans lequel lors de l’étape a) on dépose 2500 T de déblais.