Vaporisation et/ou stabilisation de métaux lourds au cours du traitement thermique de déchet : cas des déchets ménagers solides et des boues de dragage

Daniel Gauthier (1) , Souhila Kribi (2) , Blandine Bournonville (2) , Sandrine Bailliez (2) , Stéphane Abanades (1) , Ange Nzihou (2) , Patrick Sharrock (3) , Gilles Flamant (1)

1 PROMES - Procédés, Matériaux et Energie Solaire
2 RAPSODEE - Centre de recherche d'Albi en génie des procédés des solides divisés, de l'énergie et de l'environnement
3 LCBM - Laboratoire de Chimie Bioinorganique Médicale

The fate of heavy metals is one of the main problems that operators of solid waste incineration plants have to deal with to reduce the overall environmental impact of the plant and of the ultimate residue. The question is : should the process conditions avoid toxic metal vaporisation, thus increasing their concentration in bottom ash ? Or, on the contrary, should they favour metal release in combustion gases, thus requiring the highest performance air pollution control (APC) systems and stabilising materials? In order to examine the industrial impact of these two possibilities, we are currently developing two complementary approaches.The first one is concerned with the fate of heavy metals in incineration of municipal wastes and sludge, and coal combustion. We characterised physico-chemically the ultimate residues, and we developed a complete thermodynamic and experimental study of the behaviour of heavy metals in waste incinerators and coal combustors. We developed a general method (inverse method) to identify the kinetics of vaporisation of heavy metals from the on-line analysis of the exhaust gas of solid waste incineration. The second approach deals with the transformation of heavy metals contained in fly ash and dredged materials into phosphate components, using orthophosphate as stabilising agent.The technique involves a chemical treatment followed by a thermal treatment (sintering), that reduce the leachability of heavy metals. Better knowledge of thermal treatment of polluted wastes should lead to safer processes and residue reuse opportunities.

La maîtrise des émissions de métaux lourds (ML) est un des problèmes majeurs qui se posent aux opérateurs des UIOM pour réduire l'impact environnemental des incinérateurs puis des déchets ultimes. Nos équipes développent deux approches complémentaires autour de la vaporisation des métaux et de leur stabilisation. Dans la première approche, après avoir caractérisé les résidus ultimes, nous avons développé une étude thermodynamique et expérimentale du comportement des ML dans les procédés de combustion et incinération. Nous avons développé une méthode générale (méthode inverse) permettant d'identifier la cinétique de vaporisation des métaux à partir de l'analyse en ligne des fumées d'incinérateur. La deuxième approche s'intéresse à la stabilisation par les orthophosphates des ML contenus dans les cendres volantes et dans les matériaux de dragage. La technique consiste en un traitement chimique suivi d'un frittage, qui limitent la vaporisation et réduisent la lixiviabilité des ML. Ces connaissances scientifiques doivent aider à une meilleure maîtrise des traitements thermiques de déchets pollués et une meilleure valorisation matière des résidus.

Mots clés: stabilisation; incinération de déchets; Métaux lourds; orthophosphate; cinétique de vaporisation; lixiviation

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Daniel Gauthier, Souhila Kribi, Blandine Bournonville, Sandrine Bailliez, Stéphane Abanades, et al.. Vaporisation et/ou stabilisation de métaux lourds au cours du traitement thermique de déchet : cas des déchets ménagers solides et des boues de dragage. Environnement, Ingénierie & Développement, 2007, N°45 - Janvier-Février-Mars 2007, pp.20-29. ⟨10.4267/dechets-sciences-techniques.1574⟩. ⟨hal-01843956⟩