WO2019162605A1 - Utilisation d'une composition à base de liant hydraulique dans le cadre d'un procédé d'inertage de sol pollué - Google Patents

Utilisation d'une composition à base de liant hydraulique dans le cadre d'un procédé d'inertage de sol pollué Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the use of a composition comprising a hydraulic binder and lime in a polluted soil inerting process as well as some of the compositions used.
  • Soil pollution is a current issue and is mobilizing more and more resources, in particular because of its direct impact on the environment and, consequently, on the health of humans, animals and plants.
  • a soil is polluted when it contains one or more pollutant (s) or contaminant (s) likely to cause biological, physical and chemical alterations.
  • the pollutant is defined as a biological, physical or chemical alteragen, which beyond a certain threshold, and sometimes under certain conditions, develops negative impacts on all or part of an ecosystem or the environment in general. In other words, the introduction of toxic substances, possibly radioactive, or pathogenic organisms cause a more or less significant disruption of the ecosystem.
  • Pollutants that are regularly found in soils include organic materials, hydrocarbons such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs), sulphates, chlorides, fluorides and heavy metals.
  • Polluted soil in turn becomes a possible source of direct or indirect diffusion of pollutants into the environment, especially via water, gaseous emissions or through reconcentration and transfer of pollutants by living organisms such as bacteria, fungi or plants when they are in turn eaten by animals. Once in the food chain, pollutants come into contact with humans through their diet. Depending on the pollutant and the context, the impacts of soil pollution may be direct or indirect, immediate or delayed.
  • Soil remediation is therefore a major issue for the environment and health.
  • the inerting processes usually used are stabilization / solidification processes using hydraulic binders.
  • the stabilization technique is a process in which the pollutant is converted to a chemically more stable form, while that of solidification traps heavy metals in a solid structure.
  • the results of conventional leaching tests (in particular according to standards NF EN 12457-1, 12457-2, 12457-3 and 12457-4 of 2002) prove the effectiveness of these techniques.
  • the addition of the hydraulic binder makes it possible to obtain a stabilization of the soil (chemical reduction of the dangerous potential by conversion of the contaminants in a less soluble, mobile or toxic form) and solidification (encapsulation of the waste forming a solid material).
  • the migration of contaminants is reduced by decreasing the area exposed to leaching and / or waterproofing the treated material.
  • the hydraulic binders most conventionally used in the process of inerting polluted soil are Portland cements and slag cements.
  • the hydration of these cements in the presence of pollutant not only allows a trapping of the pollutant in the cement structure by physically reducing its mobility and therefore its potential leaching, but also the formation, during the hydration of the cement, of a combination of the pollutant in the crystal structure of the hydrates.
  • sulphoaluminous clinkers is also known and is of particular interest because of the formation in large quantities during its hydration of ettringite, a mineral species composed of calcium sulphate and aluminum hydrate, of chemical formula Ca 6 Al 2 (S0 4 ) 3 (OH) 2 .26H 2 0.
  • Ettringite is a product of the reaction between C3A tricalcium aluminate, sulfate, and water. Ettringite allows many ionic substitutions in its structure without modifying its stability. It is therefore able to capture and inerter the main heavy metals in cationic form in its structure.
  • ettringite requires calcium sulfate to form. It thus also allows forming itself to reduce the sulphate ion content of the soil.
  • the present invention relates to the use of a composition
  • a composition comprising:
  • x varies from 2 to 3;
  • polyluted soil inerting process means any process for the reclassification of polluted soil comprising a stabilization of the soil by conversion of contaminants into a less soluble, mobile or toxic form and, where appropriate, encapsulation of the waste, forming a solid material;
  • soil pollution means all forms of pollution, whether chemical, industrial or other, affecting any type of soil, be it agricultural, forestry, urban or other;
  • lime means quicklime or slaked lime
  • quicklime is understood to mean any calcareous calcination product having variable calcium and magnesium carbonate contents and containing impurities such as clays, in particular calcium oxide (CaO);
  • soda lime is understood to mean any type of calcium hydroxide originating from the hydration of quicklime, in particular calcium hydroxide Ca (OH) 2.
  • OH calcium hydroxide
  • C represents CaO
  • F is Fe 2 O 3
  • the calcium aluminoferrite phase of a composition corresponding to the general formula CeA x -F actually corresponds to a (Ca0) 6 (Al 2 O 3) x ' (Fe 2 O 3) y' phase.
  • the proportions expressed in% correspond to percentages by weight relative to the total weight of the entity (clinker or hydraulic binder) considered.
  • the present invention therefore relates to the use of a composition comprising a sulfoaluminous clinker and lime in a polluted soil inerting process.
  • the subject of the present invention is the use in a polluted soil inerting process of a composition as described above in which the following characteristics are chosen alone or in combination:
  • clinker contains from 5% to 60% of sulphoaluminate phase calcium optionally doped iron C 4 A x F y $ z, preferably from 10% to 60% calcium sulfoaluminate phase optionally doped iron C 4 A x F y $ z ;
  • x varies from 2.1 to 2.9, preferably from 2.2 to 2.8;
  • y varies from 0.05 to 0.5, preferably 0.1 to 0.5;
  • the calcium sulfoaluminate phase contains alumina, iron and sulfur with x varying from 2.1 to 2.9, preferably from 2.2 to 2.8, y varying from 0.05 to 0.5, preferably from 0.1 to 0.5, and z varying from 0.8. at 1.2;
  • the clinker contains from 0 to 20% of C 6 A x ' F y calcium aluminoferrite phase;
  • the calcium aluminoferrite phase C 6 A X ' F contains alumina and iron with x' varying from 0.65 to 1.3 and y 'ranging from 1.5 to 2.5;
  • the clinker contains from 5% to 80% C 2 S belite phase, preferably from 30% to 55% C 2 S belite phase;
  • the composition contains from 70% to 99% of sulfoaluminous clinker as described above, preferably from 70% to 98% of sulfoaluminous clinker as described above, more preferably from 75% to 95% of sulfoaluminous clinker as described above; and or the composition further contains a retarding agent to slow down the hydration of the clinker and thus the formation of ettringite, or a setting accelerator to accelerate the hydration of the clinker and the formation of ettringite.
  • the setting retarder is chosen from boric acid, citric acid or tartaric acid
  • the setting accelerator is chosen from lithium carbonate or sodium carbonate.
  • composition used in the context of the present invention may therefore contain quicklime or slaked lime.
  • the present invention therefore also relates to the use in a polluted soil inerting process of a composition as described above comprising from 1% to 60% of quicklime, preferably from 1% to 30% of quicklime more preferably from 2% to 30% of quicklime, most preferably from 5% to 25% of quicklime.
  • the subject of the present invention is also the use in a polluted soil inerting process of a composition as described above comprising from 1% to 60% slaked lime, preferably from 1% to 30% slaked lime, more preferably 2% to 30% slaked lime, most preferably 5% to 25% slaked lime.
  • the clinker according to the invention contains:
  • C 2 AS less than 10% of C 2 AS, preferably less than 5% of C2AS.
  • composition according to the present invention can be used in any polluted soil inerting process known to those skilled in the art.
  • compositions used in the context of the present invention are new.
  • present invention also relates to a composition for inerting polluted soil comprising:
  • x varies from 2 to 3;
  • the subject of the present invention is also a composition for polluted soil inerting, as described previously in which the following characteristics are chosen alone or in combination:
  • clinker contains 10 to 50% of sulphoaluminate phase calcium optionally doped iron C 4 A x F y $ z;
  • x varies from 2.1 to 2.9, preferably from 2.2 to 2.8;
  • y varies from 0.05 to 0.5, preferably 0.1 to 0.5;
  • the calcium sulfoaluminate phase contains alumina, iron and sulfur with x varying from 2.1 to 2.9, preferably from 2.2 to 2.8, y varying from 0.05 to 0.5, preferably from 0.1 to 0.5, and z varying from 0.8. at 1.2;
  • the clinker contains from 0 to 20% calcium aluminoferrite phase CeA x -F y - with
  • the calcium aluminoferrite CeA x -F phase contains alumina and iron with x 'varying from 0.65 to 1.3 and y' varying from 1.5 to 2.5;
  • the clinker contains from 30 to 55% of C 2 S belite phase; the composition contains from 70% to 97% sulphoaluminous clinker as described above, more preferably from 75% to 95% sulphoaluminous clinker as described above
  • the composition contains from 3% to 30% lime, more preferably from 5% to 25% lime;
  • the lime contained in the composition is slaked lime; and or
  • the composition further contains a retarding agent to slow down the hydration of the clinker and thus the formation of ettringite, or a setting accelerator to accelerate the hydration of the clinker and the formation of ettringite.
  • a retarding agent to slow down the hydration of the clinker and thus the formation of ettringite
  • a setting accelerator to accelerate the hydration of the clinker and the formation of ettringite.
  • the setting retarder is chosen from boric acid, citric acid or tartaric acid
  • the setting accelerator is chosen from lithium carbonate or sodium carbonate.
  • the clinker according to the invention contains:
  • C 2 AS less than 10% of C 2 AS, preferably less than 5% of C2AS.
  • the clinker used in the composition according to the present invention may be prepared by any method known to those skilled in the art.
  • the present invention may be illustrated in a nonlimiting manner by the following examples.
  • Example 1 Sulphoaluminous clinker used in the context of the present invention
  • compositions comprising
  • an artificially sulphated silt (clay sand) is used so as to increase its sulphate content beyond the limit value of 1000 mg / kg of dry matter fixed according to the decree in force (Decree of 12 December 2014 on the conditions for the admission of inert waste in installations falling under headings 2515, 2516, 2517 and in inert waste storage facilities falling under heading 2760 of the list of classified installations, OJR No. 0289 of 14 December 2014, page 21032, text No. 11).
  • silt is mixed with 2% (w / w) of laboratory gypsum (kneading for 5 min at 140 rpm).
  • the composition obtained is reported in the following Table 3.
  • the gypsed silt is dry blended with one of the compositions 1 to 4 in a mortar mixer in accordance with the EN 196-3 standard (mixing for 60 seconds at 140 rpm).
  • the water (ultrapure) is then added with a water-to-binder ratio of 1. Mixing is then continued for 120s at 140 rpm and then 120 s at 285 rpm.
  • the sample thus prepared is stored in a closed plastic bag during the desired ripening time.
  • the leaching tests are carried out according to the protocol described in standard NF EN 12457-2, namely
  • a leaching test is carried out on the gypsum silt described in point 3.1 "non-inert", which makes it possible to obtain a reference point.
  • the sulphate contents in the leachates are measured by ion chromatography according to standard NF EN ISO 10304-1. 3.3.3 - Evaluation of the amount of chromium found in leachates
  • Chromium levels in leachates are measured by plasma torch emission spectrometry (ICP) according to standard NF EN ISO 11885.

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Abstract

La présente invention a pour objet l'utilisation d'une composition comprenant: de 40% à 99% d'un clinker sulfoalumineux comprenant comme composition phasique, par rapport au poids total du clinker: de 5 à 80 % de phase sulfoaluminate de calcium éventuellement dopée en fer correspondant à la formule C4AxFy$z dans laquelle x varie de 2 à 3; y varie de 0 à 0.5; et et z varie de 0.8 à 1.2; de 0 à 25 % de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale C 6 A x' F y' x' varie de 0 à 1.5; et y' varie de 0.5 à 3; et de 10 à 70% de phase bélite C 2 S; et de 1% à 60% de chaux; dans un procédé d'inertage de sol pollué. La présente invention a également pour objet unecomposition pour inertage de sol pollué comprenant: de 70% à 98% d'un clinker sulfoalumineux comprenant comme composition phasique, par rapport au poids total du clinker: de 5 à 60 % de phase sulfoaluminate de calcium éventuellement dopée en fer correspondant à la formule C4AxFy$z dans laquelle x varie de 2 à 3; y varie de 0 à 0.5; et et z varie de 0.8 à 1.2; de 0 à 25% de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale C 6 A x' F y' x' varie de 0 à 1.5; et y' varie de 0.5 à 3; et de 20 à 70% de phase bélite C 2 S; et de 2% à 30% de chaux.

Description

UTILISATION D'UNE COMPOSITION À BASE DE LIANT HYDRAULIQUE DANS LE CADRE D'UN PROCÉDÉ D'INERTAGE DE SOL POLLUÉ
La présente invention a pour objet l'utilisation d'une composition comprenant un liant hydraulique et de la chaux dans un procédé d'inertage de sol pollué ainsi que certaines des compositions utilisées.
La pollution des sols est une problématique d'actualité et mobilisant de plus en plus de ressources notamment du fait de son impact direct sur l'environnement et, par conséquent, sur la santé des hommes, des animaux et des végétaux.
Un sol est dit pollué quand il contient un ou plusieurs polluant(s) ou contaminant(s) susceptibles de causer des altérations biologiques, physiques et chimiques. Le polluant se définit comme un altéragène biologique, physique ou chimique, qui au-delà d'un certain seuil, et parfois dans certaines conditions, développe des impacts négatifs sur tout ou partie d'un écosystème ou de l'environnement en général. Autrement dit, l'introduction de substances toxiques, éventuellement radioactives, ou d'organismes pathogènes entraînent une perturbation plus ou moins importante de l'écosystème. Parmi les polluants que l'on retrouve régulièrement dans les sols, on peut notamment citer les matières organiques, les hydrocarbures tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les biphényles polychlorés (PCB), les sulfates, les chlorures, les fluorures et les métaux lourds.
Un sol pollué devient à son tour une source possible de diffusion directe ou indirecte de polluants dans l'environnement notamment via l'eau, les émanations gazeuses ou via une reconcentration et un transfert de polluants par des organismes vivants tels que les bactéries, les champignons ou les plantes lorsqu'elles sont à leur tour mangées par des animaux. Une fois dans la chaîne alimentaire, les polluants entrent en contact avec l'homme via son alimentation. Selon le polluant et le contexte, les impacts d'une pollution du sol peuvent être directs ou indirects, immédiats ou différés.
La dépollution des sols constitue donc un enjeu majeur pour l'environnement et la santé. Par ailleurs, même sans danger immédiat pour la santé, il peut s'avérer nécessaire de dépolluer un site pour protéger les écosystèmes ou pour le valoriser (en zone constructible par exemple) en réduisant le risque qu'il pourrait faire courir aux futurs utilisateurs.
Plusieurs grandes méthodes de dépollution du sol existent. Certaines permettent d'extraire tout ou partie des polluants contenus dans le sol, d'autres de les détruire (lorsqu'il s'agit de polluants dégradables). Ces procédés de dépollution peuvent être menés hors-site, sur-site ou in-situ. Les deux premiers nécessitent en général l'excavation de la terre à traiter, le dernier se fait sur place en installant sur le site le procédé de dépollution.
D'autres procédés, permettant d'abaisser la dangerosité d'un sol pollué, peuvent également être utilisés. C'est le cas notamment des procédés dits « d'inertage » visant à réduire, voire supprimer, l'action d'un contaminant sur l'environnement en empêchant sa réactivité chimique ou biochimique et/ou sa dispersion dans l'environnement. Pour ce faire, on cherche à faire du polluant une matière sans activité ni mouvement propre, et par là même à lui donner une inertie chimique définitive ou de longue durée. Cette technique permet donc une « stabilisation » de la terre traitée et son reclassement.
Les procédés d'inertage habituellement mis en œuvre sont les procédés de stabilisation/solidification par liants hydrauliques. La technique de stabilisation est un processus dans lequel le polluant est converti en une forme chimiquement plus stable, tandis que celle de la solidification piège les métaux lourds dans une structure solide. Les résultats aux tests classiques de lixiviation (notamment selon les normes NF EN 12457-1, 12457-2, 12457-3 et 12457-4 de 2002) prouvent l'efficacité de ces techniques.
L'ajout du liant hydraulique permet en effet d'obtenir une stabilisation du sol (réduction chimique du potentiel dangereux par conversion des contaminants sous une forme moins soluble, mobile ou toxique) et une solidification (encapsulation du déchet en formant un matériau solide). La migration des contaminants est réduite par la diminution de la surface exposée à la lixiviation et/ou en imperméabilisant le matériau traité.
Les liants hydrauliques les plus classiquement utilisés dans le processus d'inertage de sol pollué sont les ciments Portland et les ciments au laitier. L'hydratation de ces ciments en présence de polluant permet non seulement un piégeage du polluant dans la structure du ciment en diminuant physiquement sa mobilité et donc sa lixiviation potentielle, mais également la formation, lors de l'hydratation du ciment, d'une combinaison du polluant dans la structure cristalline des hydrates.
L'utilisation de clinkers sulfoalumineux est également connue et présente un intérêt particulier du fait de la formation en grande quantité lors de son hydratation d'ettringite, une espèce minérale composée de sulfate de calcium et d'aluminium hydraté, de formule chimique Ca6Al2(S04)3(0H)i2.26H20. L'ettringite est un produit de la réaction entre l'aluminate tricalcique C3A, le sulfate, $ et l'eau. L'ettringite permet de nombreuses substitutions ioniques dans sa structure sans modifier pour autant sa stabilité. Elle est donc en mesure de capter et inerter les principaux métaux lourds sous forme cationique dans sa structure. En outre, l'ettringite nécessite pour se former un sulfate de calcium. Elle permet donc également en se formant de réduire la teneur en ions sulfate du sol.
Cependant, l'utilisation de liants hydrauliques tels que les clinkers sulfoalumineux dans les processus d'inertage peut conduire à un relargage de chrome sous forme Cr6+ dans le sol traité. Or, ce chrome hexavalent est toxique.
Ce relargage de chrome limite donc l'intérêt de l'utilisation de clinkers sulfoalumineux dans les procédés d'inertage. Cependant, il serait intéressant d'identifier une composition possédant les mêmes propriétés que les clinkers sulfoalumineux en matière d'inertage de sol pollué, mais ne relarguant pas (ou moins) de chrome lors de son utilisation.
Or, il a maintenant été trouvé de façon tout à fait surprenante que l'ajout de chaux à un clinker sulfoalumineux permettait de limiter significativement le relargage de chrome lors de l'utilisation dudit clinker dans le processus d'inertage de sol pollué, sans pour autant en diminuer l'efficacité. Ainsi, la présente invention a pour objet l'utilisation d'une composition comprenant :
• de 40% à 99% d'un clinker sulfoalumineux comprenant comme composition phasique, par rapport au poids total du clinker :
de 5 à 80 % de phase sulfoaluminate de calcium éventuellement dopée en fer correspondant à la formule C4AxFy$z dans laquelle
x varie de 2 à 3 ;
y varie de 0 à 0.5 ; et
et z varie de 0.8 à 1.2 ;
de 0 à 25 % de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale CeAx-Fy- x' varie de 0 à 1.5 ; et
y' varie de 0.5 à 3 ; et
de 10 à 70% de phase bélite C2S ;
• et de 1% à 60% de chaux ;
dans un procédé d'inertage de sol pollué.
L'adjonction de chaux au clinker sulfoalumineux permet de limiter significativement le relargage de chrome lors de l'utilisation de celui-ci dans un procédé d'inertage de sol pollué, sans pour autant en diminuer l'efficacité.
Dans le cadre de la présente invention :
- on entend par « procédé d'inertage de sol pollué » tout procédé permettant le reclassement de terre polluée comprenant une stabilisation du sol par conversion des contaminants sous une forme moins soluble, mobile ou toxique et, éventuellement, une encapsulation du déchet en formant un matériau solide ; et
- on entend par « sol pollué » ou « pollution de sol » toutes les formes de pollution, qu'elle soit chimique, industrielle ou autre, touchant tout type de sol, que celui-ci soit agricole, forestier, urbain ou autre ;
- on entend par « chaux » de la chaux vive ou de la chaux éteinte ;
- on entend par « chaux vive » tout produit de la calcination de calcaire ayant des teneurs en carbonates de calcium et de magnésium variables et contenant des impuretés telles que des argiles, en particulier l'oxyde de calcium (CaO) ;
- on entend par « chaux éteinte » tout type d'hydroxyde de calcium provenant de l'hydratation de la chaux vive, en particulier l'hydroxyde de calcium Ca(OH)2. Dans le cadre de la présente invention, les notations suivantes sont adoptées pour désigner les composants minéralogiques du ciment :
- C représente CaO ;
- A représente AI2O3 ;
- F représente Fe2Ü3 ;
- S représente Si02 ; et
- $ représente SO3.
Ainsi, par exemple, la phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale CeAx-F correspond en réalité à une phase (Ca0)6(AI203)x'(Fe203)y'.
De plus, dans le cadre de la présente invention, les proportions exprimées en % correspondent à des pourcentages massiques par rapport au poids total de l'entité (clinker ou liant hydraulique) considérée.
La présente invention a donc pour objet l'utilisation d'une composition comprenant un clinker sulfoalumineux et de la chaux dans un procédé d'inertage de sol pollué. De préférence, la présente invention a pour objet l'utilisation dans un procédé d'inertage de sol pollué d'une composition telle que décrite précédemment dans laquelle les caractéristiques suivantes sont choisies seules ou en combinaison :
le clinker contient de 5% à 60% de phase sulfoaluminate de calcium éventuellement dopée en fer C4AxFy$z, de préférence de 10% à 60% de phase sulfoaluminate de calcium éventuellement dopée en fer C4AxFy$z ;
- x varie de 2.1 à 2.9, de préférence de 2.2 à 2.8;
- y varie de 0.05 à 0.5, de préférence 0.1 à 0.5 ;
la phase sulfoaluminate de calcium contient de l'alumine, du fer et du soufre avec x variant de 2.1 à 2.9, de préférence de 2.2 à 2.8, y variant de 0.05 à 0.5, de préférence de 0.1 à 0.5, et z variant de 0.8 à 1.2 ;
le clinker contient de 0 à 20% de phase aluminoferrite calcique C6Ax'Fy' ;
la phase aluminoferrite calcique C6AX'F contient de l'alumine et du fer avec x' variant de 0.65 à 1.3 et y' variant de 1.5 à 2.5 ;
le clinker contient de 5% à 80% phase bélite C2S , de préférence de 30% à 55% de phase bélite C2S ;
la composition contient de 70% à 99% de clinker sulfoalumineux tel que décrit précédemment, de préférence de 70% à 98% de clinker sulfoalumineux tel que décrit précédemment, de préférence encore de 75% à 95% de clinker sulfoalumineux tel que décrit précédemment ; et/ou la composition contient en outre un retardateur de prise en vue de ralentir l'hydratation du clinker et donc la formation d'ettringite, ou un accélérateur de prise en vue d'accélérer l'hydratation du clinker et la formation d'ettringite. De préférence, le retardateur de prise est choisi parmi l'acide borique, l'acide citrique ou l'acide tartrique, et l'accélérateur de prise est choisi parmi le carbonate de lithium ou carbonate de sodium.
La composition utilisée dans le cadre de la présente invention peut donc contenir de la chaux vive ou de la chaux éteinte.
La présente invention a donc également pour objet l'utilisation dans un procédé d'inertage de sol pollué d'une composition telle que décrite précédemment comprenant de 1% à 60% de chaux vive, de préférence de 1% à 30% de chaux vive, de préférence encore de 2% à 30% de chaux vive, de façon tout à fait préférée de 5% à 25% de chaux vive.
La présente invention a également pour objet l'utilisation dans un procédé d'inertage de sol pollué d'une composition telle que décrite précédemment comprenant de 1% à 60% chaux éteinte, de préférence de 1% à 30% de chaux éteinte, de préférence encore de 2% à 30% de chaux éteinte, de façon tout à fait préférée de 5% à 25% de chaux éteinte.
Enfin, d'autres phases minoritaires peuvent être présentes dans le clinker sulfoalumineux utilisé dans le cadre de la présente invention. Ces phases mineures peuvent être constituées de la chaux libre CaOl, de l'anhydrite C$, de la Géhlénite C2AS, de la Mayenite C12A7, de la Périclase MgO, de la Perovskite CT, C3FT, C4FT2. De façon préférée, le clinker selon l'invention contient :
moins de 3% de CaOl, de préférence moins de 1% de CaOl ;
moins de 5% de C$, de préférence moins de 2% de C$ ; et/ou
moins de 10% de C2AS, de préférence moins de 5% de C2AS.
La composition selon la présente invention peut être utilisée dans tout procédé d'inertage de sol pollué connu de l'homme du métier. A titre d'exemple, on peut notamment citer le procédé d'inertage de sol pollué suivant :
épandage du liant sur le sol à traiter,
malaxage du sol et du liant,
arrosage du mélange avec de l'eau, et
compactage du sol traité. Certaines des compositions utilisées dans le cadre de la présente invention sont nouvelles. Ainsi, la présente invention a également pour objet une composition pour inertage de sol pollué comprenant :
• de 70% à 98% d'un clinker sulfoalumineux comprenant comme composition phasique, par rapport au poids total du clinker :
de 5 à 60 % de phase sulfoaluminate de calcium éventuellement dopée en fer correspondant à la formule C4AxFy$z dans laquelle
x varie de 2 à 3 ;
y varie de 0 à 0.5 ; et
et z varie de 0.8 à 1.2 ;
de 0 à 25 % de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale CeAx-Fy- x' varie de 0 à 1.5 ; et
y' varie de 0.5 à 3 ; et
de 20 à 70% de phase bélite C2S ;
• et de 2% à 30% de chaux.
De préférence, la présente invention a également pour objet une composition pour inertage de sol pollué, telle que décrite précédemment dans laquelle les caractéristiques suivantes sont choisies seules ou en combinaison :
le clinker contient de 10 à 50% de phase sulfoaluminate de calcium éventuellement dopée en fer C4AxFy$z ;
- x varie de 2.1 à 2.9, de préférence de 2.2 à 2.8;
- y varie de 0.05 à 0.5, de préférence 0.1 à 0.5 ;
la phase sulfoaluminate de calcium contient de l'alumine, du fer et du soufre avec x variant de 2.1 à 2.9, de préférence de 2.2 à 2.8, y variant de 0.05 à 0.5, de préférence de 0.1 à 0.5, et z variant de 0.8 à 1.2 ;
le clinker contient de 0 à 20% de phase aluminoferrite calcique CeAx-Fy- avec
x' variant de 0.65 à 1.3 ; et
y' variant de 1.5 à 2.5 ;
la phase aluminoferrite calcique CeAx-F contient de l'alumine et du fer avec x' variant de 0.65 à 1.3 et y' variant de 1.5 à 2.5 ;
le clinker contient de 30 à 55% de phase bélite C2S ; la composition contient de 70% à 97% de clinker sulfoalumineux tel que décrit précédemment, de préférence encore de 75% à 95% de clinker sulfoalumineux tel que décrit précédemment
la composition contient de 3% à 30% de chaux, de préférence encore de 5% à 25% de chaux;
la chaux contenue dans la composition est de la chaux éteinte ; et/ou
la composition contient en outre un retardateur de prise en vue de ralentir l'hydratation du clinker et donc la formation d'ettringite, ou un accélérateur de prise en vue d'accélérer l'hydratation du clinker et la formation d'ettringite. De préférence, le retardateur de prise est choisi parmi l'acide borique, l'acide citrique ou l'acide tartrique, et l'accélérateur de prise est choisi parmi le carbonate de lithium ou carbonate de sodium.
D'autres phases minoritaires peuvent être présentes dans le clinker sulfoalumineux utilisé dans le cadre de la présente invention. Ces phases mineures peuvent être constituées de la chaux libre CaOl, de l'anhydrite C$, de la Géhlénite C2AS, de la Mayenite C12A7, de la Périclase MgO, de la Perovskite CT, C3FT, C4FT2. De façon préférée, le clinker selon l'invention contient :
moins de 3% de CaOl, de préférence moins de 1% de CaOl ;
moins de 5% de C$, de préférence moins de 2% de C$ ; et/ou
moins de 10% de C2AS, de préférence moins de 5% de C2AS.
Le clinker utilisé dans la composition selon la présente invention peut être préparé selon tout procédé connu de l'homme du métier.
La présente invention peut être illustrée de façon non limitative par les exemples suivants.
Exemple 1 - Clinker sulfoalumineux utilisé dans le cadre de la présente invention
Exemple 1.1 - Alpenat
Pour les essais conduits dans le cadre de la présente invention, le clinker Alpenat® de la société Vicat a été utilisé. Les compositions chimiques et minéralogiques de ce clinker sont rapportées respectivement dans les Tableaux 1 et 2 suivants.
Figure imgf000011_0001
Tableau 1 -ALPENAT- Composition chimique
Figure imgf000011_0002
Tableau 2 - ALPENAT- Phase minérale Exemple 1.2 - CHC011
Pour les essais conduits dans le cadre de la présente invention, le clinker CHC011 de la société Vicat a été utilisé. Les compositions chimiques et minéralogiques de ce clinker sont rapportées respectivement dans les Tableaux 3 et 4 suivants.
Figure imgf000012_0001
Tableau 3 - Clinker CHC011 - Composition chimique
Figure imgf000012_0002
Tableau 4 - Clinker CHC011 - Phase minérale Exemple 2 - Composition d'inertage selon l'invention
Des compositions comprenant
80% de clinker Alpenat selon l'exemple 1.1 et 20% de chaux éteinte (produit de laboratoire : hydroxyde de calcium pour analyse, pureté > 96 %) - composition 1 ;
75% de clinker Alpenat selon l'exemple 1.1 et 25% de chaux vive - composition 2 ;
75% de clinker CHC011 selon l'exemple 1.2 et 25% de chaux éteinte (produit de laboratoire : hydroxyde de calcium pour analyse, pureté > 96 %) - composition 3 ; et
75% de clinker CHC011 selon l'exemple 1.2 et 25% de chaux vive - composition 4 ;
ont été préparées en mélangeant les deux composants dans un malaxeur à mortier pendant 60 secondes à une vitesse de 140 tr/min.
Exemple 3 - Inertage d'un sol pollué
3.1 - Sol pollué
Dans le cadre des essais menés, on utilise un limon (sable argileux) artificiellement sulfaté de manière à augmenter sa teneur en sulfate au-delà de la valeur limite de 1000 mg/kg de matière sèche fixée selon l'arrêté en vigueur (Arrêté du 12 décembre 2014 relatif aux conditions d'admission des déchets inertes dans les installations relevant des rubriques 2515, 2516, 2517 et dans les installations de stockage de déchets inertes relevant de la rubrique 2760 de la nomenclature des installations classées, JORF n°0289 du 14 décembre 2014, page 21032, texte n° 11).
Pour ce faire, on mélange du limon avec 2% (p/p) de gypse de laboratoire (malaxage pendant 5 min à 140 tr/min). La composition obtenue est rapportée dans le tableau 3 suivant.
Figure imgf000014_0001
Tableau 3 - Composition du sol (limon gypsé)
3.2 - Procédé d'inertage
Le limon gypsé est mélangé à sec avec l'une des compositions 1 à 4 dans un malaxeur à mortier conforme à la norme EN 196-3 (mélange pendant 60s à 140 tr/min). L'eau (ultrapure) est ensuite ajoutée avec un rapport eau sur liant de 1. Le malaxage est poursuivi ensuite pendant 120s à 140 tr/min puis 120 s à 285 tr/min.
L'échantillon ainsi préparé est stocké dans un sac plastique fermé pendant le temps de maturation souhaité.
Afin de contrôler la quantité d'eau dans le mélange, une fraction de l'échantillon est concassée pour être tout passant à 4 mm, puis séchée à 105°C.
3.3 - Protocole expérimental
3.3.1 Norme NF-EN-12457-2 (Décembre 2002)
Les essais de lixiviation sont réalisés selon le protocole décrit dans la norme NF EN 12457-2, à savoir
réduction de la granulométrie de l'échantillon (95 % des particules doivent être inférieures 4 mm),
détermination du taux de matière sèche et du taux d'humidité,
essai de lixiviation avec une agitation pendant 24 heures dans un rapport liquide/solide de 10,
filtration et analyses du lixiviat par ICP, chromatographie ionique et analyse mercure par infrarouge.
On procède à un essai de lixiviation sur le limon gypsé décrit au point 3.1 « non inerté », ce qui permet d'obtenir un point référence.
En outre, différents temps de maturation (temps écoulé entre l'ajout du liant au limon et l'essai de lixiviation ce qui correspond à la durée d'hydratation du liant) ont été testés afin de vérifier la rapidité et l'évolution de l'inertage au cours du temps.
3.3.2 - Evaluation du taux de sulfates retrouvé dans lixiviats
Les teneurs en sulfates dans les lixiviats sont mesurées par chromatographie ionique selon la norme NF EN ISO 10304-1. 3.3.3 - Evaluation de la quantité de chrome retrouvé dans lixiviats
Les teneurs en chrome dans les lixiviats sont mesurées par spectrométrie d'émission par torche à plasma (ICP) selon la norme NF EN ISO 11885.
3.3.4 - Résultats et conclusions
Les résultats obtenus sont rapportés en Figures 1 à 6.
On note qu'un ajout de 8 % de clinker Alpenat au limon gypsé permet, après 7 jours de maturation, de capter de manière satisfaisante les sulfates (Figure 1) mais que la teneur en chrome lixivié est supérieure à la limite admise pour pouvoir classer un déchet comme inerte.
En revanche, un ajout supplémentaire de chaux éteinte (dans un rapport 80% Alpenat / 20% chaux éteinte - voir exemples 1 et 2) permet non seulement d'obtenir une captation des sulfates plus efficace et plus rapide (Figure 1) mais également de remédier au problème de relargage du chrome en abaissant la teneur en chrome lixivié à une valeur inférieure à la limite des 0.5 mg/ kg de matière sèche dès 3 jours. En outre, les expériences menées prouvent que le taux de chrome lixivié n'augmente pas dans le temps.
De la même manière, un ajout supplémentaire de chaux vive (dans un rapport 75% Alpenat/25% chaux vive) permet après 7 jours d'abaisser les teneurs en chrome et en sulfates sous les limites autorisées (Figures 3 et 4).
L'ajout de 8 % clinker CHC011 au limon gypsé ne permet pas après un temps de maturation de 7 jours de capter en suffisance les sulfates et le chrome. En revanche, la captation de ces polluants est améliorée si un ajout de chaux éteinte ou vive (dans un rapport 75% clinker CHCOll/25% chaux vive ou éteinte) est fait à ce clinker (Figure 5 et 6).

Claims

REVENDICATIONS
1. Utilisation d'une composition comprenant :
• de 40% à 99% d'un clinker sulfoalumineux comprenant comme composition phasique, par rapport au poids total du clinker :
de 5% à 80 % de phase sulfoaluminate de calcium éventuellement dopée en fer correspondant à la formule C4AxFy$z dans laquelle
x varie de 2 à 3 ;
y varie de 0 à 0.5 ; et
et z varie de 0.8 à 1.2 ;
de 0 à 25 % de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale CeAx-Fy- x' varie de 0 à 1.5 ; et
y' varie de 0.5 à 3 ; et
de 10% à 70% de phase bélite C2S ;
• et de 1% à 60% de chaux ;
dans un procédé d'inertage de sol pollué.
2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le clinker contient de 5% à 60% de phase sulfoaluminate de calcium éventuellement dopée en fer C4AxFy$z.
3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que x varie de 2.1 à 2.9.
4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que y varie de 0.05 à 0.5.
5. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le clinker contient de 0 à 20% de phase aluminoferrite calcique OeAcT avec
• x' variant de 0.65 à 1.3 ; et
• y' variant de 1.5 à 2.5.
6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le clinker contient de 20% à 70% de phase bélite C2S.
7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la chaux est de la chaux vive.
8. Utilisation selon la revendication 7, caractérisée en que la composition contient de 1% à 30% de chaux vive.
9. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce la chaux est de la chaux éteinte.
10. Utilisation selon la revendication 9, caractérisée en que la composition contient de 1% à 30% de chaux éteinte.
11. Composition pour inertage de sol pollué comprenant
• de 70% à 98% d'un clinker sulfoalumineux tel que défini dans l'une des revendications 1 à 6 ;
• et de 2% à 30% de chaux.
12. Composition selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend de 70% à 97% de clinker sulfoalumineux tel que défini dans l'une des revendications 1 à 6.
13. Composition selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comprend de 75% à 95% de clinker sulfoalumineux tel que défini dans l'une des revendications 1 à 6.
14. Composition selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend de 3% à 30% de chaux.
15. Composition selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comprend de 5% à 25% de chaux.
16. Composition selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisée en ce que la chaux est de la chaux éteinte.
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