PROCEDE DE STABILISATION DE RESIDUS MINERAUX CONTAMINÉS S PAR DES MÉTAUX M LOURDS ET DES COMPOSÉS S ORGANIQUES G. Depelsenaire SOLVAY INTERSOL 29 mars 2007 0
Plan de l exposl exposé 1. Le procédé NOVOSOL 2. Les applications potentielles du procédé 3. Les applications testées en unité pilote 3.1. Les cendres volantes d incinération des ordures ménagères 3.2. Les sédiments contaminés portuaires ou fluviaux 4. Les investissements et les coûts d exploitation INTERSOL 29 mars 2007 1
LE PROCEDE NOVOSOL La stabilisation de résidus minéraux contaminés par des métaux lourds et des composés organiques Procédé en deux étapes qui peuvent être dissociées dans le temps et dans l espace Etape A STABILISATION DES METAUX LOURDS par piégeage dans des phosphates de calcium [Ca 3 (PO 4 ) 2 ]xh 2 O formés par ajout de H 3 PO 4 H 3 PO 4 Etape B DESTRUCTION DES COMPOSES ORGANIQUES par calcination (650 C - 900 C) Calories Résidus minéraux Formation de phosphates de calcium Destruction des composés organiques Résidus minéraux stabilisés destinés à la valorisation INTERSOL 29 mars 2007 2
LES APPLICATIONS POTENTIELLES Applications potentielles Cendres volantes d incinération d ordures ménagères Sédiments de curage des ports et des canaux Résidus de broyage d'automobiles Sols contaminés Boues industrielles... La démonstration du procédé en unité pilote industrielle a été réalisée sur : - les cendres volantes d incinérateurs d ordures ménagères - les sédiments fluviaux INTERSOL 29 mars 2007 3
LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Traitement par le procédé NOVOSOL mousse : mise en oeuvre simplifiée du procédé H 3 PO 4 Sédiments/Sols à 50% H 2 O Site A Lit de maturation et de séchage Stockage temporaire En fonction des législations locales, valorisation possible en remblais Valorisation, des matériaux stabilisés Site B Calcination Valorisation directe des calories pour séchage ou production d électricité INTERSOL 29 mars 2007 4
LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Traitement par le procédé Composition type des sédiments contaminés (2005) Sédiment (Lille) France Sédiment (Dampremy) Région Wallonne Sédiment (Passaic River) USA Humidité (%) 66.6 49.5 57.1 ph 7.4 7.3 8 Carbone Organique %MS 8.0 8.6 5.6 Carbonates % MS 17.5 4.2 1.2 As 4.2 As 17.60 As 112.3 Cd 37.6 Cd 12.00 Cd non dosé Métaux lourds après digestion totale (mg/kg matière sèche) Cr 638.7 Cr 189.00 Cr 311.4 Hg 8.1 Hg 1.20 Hg 6.2 Cu 428.7 Cu 125.00 Cu non dosé Ni 279.9 Ni 163.00 Ni 73.8 Pb 641.2 Pb 702.00 Pb 470.4 Zn 4 654.8 Zn 3 700.00 Zn 810.8 INTERSOL 29 mars 2007 5
LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Traitement par le procédé Classification européenne des déchets : 17 05 05 * Boues de dragage contenant des substances dangereuses Valeurs limites (composition) en métaux lourds à partir desquelles les sédiments sont considérés comme dangereux en mg/kg matières sèches FRANCE (*) PAYS-BAS FLANDRE KLASSE 4 BELGIQUE B. WALLONIE ITALIE VENISE (*) As 30 50 173.8 50.0 50 Cd 2 2.4 6.0 6.0 20 Cr 150 180 268.6 200.0 500 Hg 1 0.8 0.8 1.5 10 Cu 100 90 126.4 150.0 400 Ni 50 74 173.8 75.0 150 Pb 100 200 221.2 250.0 500 Zn 300 552 1058.6 1200.0 3000 * sediments marins (portuaires) INTERSOL 29 mars 2007 6
LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Traitement par le procédé Unité mini pilote de phosphatation Capacité: 400 l/j de sédiments à 50 % H 2 O INTERSOL 29 mars 2007 7
LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Traitement par le procédé Unité pilote industrielle de phosphatation Schéma de principe Capacité: 40 t/mois de sédiments à 50% H 2 O INTERSOL 29 mars 2007 8
Traitement par le procédé LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Unité pilote industrielle mobile de phosphatation Première version Capacité: 40 t/mois de sédiments à 50% H 2 O INTERSOL 29 mars 2007 9
LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Traitement par le procédé Unité pilote industrielle mobile de phosphatation Seconde version Capacité: 40 t/mois de sédiments à 50% H 2 O INTERSOL 29 mars 2007 10
LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Traitement par le procédé Unité pilote industrielle mobile de calcination Capacité 20 t/mois de sédiments traités INTERSOL 29 mars 2007 11
Traitement par le procédé LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Unité pilote industrielle mobile de calcination Vue générale Capacité 20 t/mois de sédiments traités INTERSOL 29 mars 2007 12
Traitement par le procédé Composition mg/kg matières sèches Bruts Phosphates Calcinés Lixiviation CH 3 COOH 0,5 M L/S=20 mg/kg matières sèches Compositio n mg/kg matières sèches Lixiviation CH 3 COOH 0,5 M L/S=20 mg/kg matières sèches Composition mg/kg matières sèches Lixiviation CH 3 COOH 0,5 M L/S=20 mg/kg matières sèches As 7.82 1.200 6.94 4.70 13.00 4.70 Cd 11.50 0.068 11.50 < 0.20 13.00 0.23 Cr 131.00 2.500 129.00 < 0.20 175.00 0.48 Hg 0.89 < 0.001 0.86 0.16 0.35 < 0.10 Cu 100.00 < 0.500 102.00 < 0.20 163.00 0.34 Ni 105.00 18.000 106.00 14.90 165.00 1.45 Pb 680.00 40.000 700.00 < 0.60 981.00 0.98 Zn 3590.00 900.000 3530.00 212.00 4290.00 109.70 Total métaux 4626.21 962.270 4586.30 232.96 5800.35 117.89 Taux d évolution des métaux dans la matrice minérale Taux de lixiviation des métaux LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Performances du procédé NOVOSOL : Lixiviation à l acide acétique 0.5 M 100 % 99.14 % 125 % 20.8 % 5.08 % 2.03 % INTERSOL 29 mars 2007 13
Traitement par le procédé Caractéristiques du matériau routier réalisé avec 40% de sédiments traités par le procédé NOVOSOL Lixiviations (X 30402.2) - Résultats Fraction soluble LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Sédiments fluviaux phosphatés et calcinés en unités pilotes A et B Composition en mg/kg matières sèches Lixiviation H 2 O L/S = 10 en mg/kg matières sèches Matériau routier «Sable ciment pour assise de chaussée contenant 40% de sédiments NOVOSOL» Lixiviation H 2 O L/S = 10 en mg/kg matières sèches Directive 1999/31/CE relative à la mise en décharge des déchets Matériau inerte * Lixiviation H 2 O L/S = 10 en mg/kg matières sèches 16720.00 5530.0000 4000.00 As 21.30 < 0.10 < 0.1000 0.50 Cd 8.30 < 0.02 < 0.0200 0.04 Cr 122.50 < 0.05 0.3000 0.50 Hg 0.23 - < 0.0005 0.01 Cu 82.30 < 0.02 < 0.0200 2.00 Ni 70.30 < 0.05 < 0.0500 0.40 Pb 552.30 1.40 0.0500 0.50 Zn 1853.80 0.42 < 0.0500 4.00 * Directive 1999/31/CE relative à la mise en décharge des déchets INTERSOL 29 mars 2007 14
Traitement par le procédé LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Filière de valorisation produits routiers Construction de la route test à Dombasle avec une couche d assise (épaisseur 25 cm) réalisée en sable ciment, incorporant 30 % de sédiments fluviaux traités par NOVOSOL Membrane de récolte des percolats Membrane de sécurité INTERSOL 29 mars 2007 15
LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Traitement par le procédé Filière de valorisation produits routiers Construction de la route test à Dombasle avec une couche d assise (épaisseur 25 cm) réalisée en sable ciment, incorporant 30 % de sédiments fluviaux traités par NOVOSOL 1- répendage et prélèvements pour moulages 2- précompactage au cylindre vibrant 3- compactage au pneu P1 4- réglage fin e= 0,25 m INTERSOL 29 mars 2007 16
LES APPLICATIONS TESTEES EN UNITE PILOTE Traitement par le procédé Caractéristiques du sable-ciment à 30 % de sédiments NOVOSOL mis en oeuvre pour construire la couche d assise de la route test Percolats récoltés sur la route «test» SEQ Eaux souterraines Production d eau potable, qualité acceptable Compositio n mg/kg après 10 joursmg/l après 2 mois mg/l après 10 mois mg/l mg/l * Composition du sable-ciment - calcaire 0/6 mm 63% - sédiments NOVOSOL 30% - liant ROC SG 7% As 20.7 0.0008 0.0008 < 0.056 0.010 Cd 13.3 0.0010 0.0010 < 0.010 0.005 Cr 120.0 0.0020 0.0020 < 0.010 0.050 Hg 0.1 0.0001 0.0001 < 0.010 0.001 Cu 73.3 0.0030 0.0010 0.019 0.200 Ni 63.3 0.0050 0.0050 < 0.010 0.020 * cas de percolation contaminée par de la chaux répandue sur la route Pb 500.0 0.0070 0.0050 < 0.010 0.010 Zn 1667.0 0.0050 0.0050 < 0.010 5.000 INTERSOL 29 mars 2007 17
L APPROCHE COMMERCIALE L accès à la technologie NOVOSOL est concédé par Solvay, via l octroi d une licence rétribuée d exploitation du procédé NOVOSOL. La licence est concédée par projet. Elle est donc limitée dans le temps et portera sur une zone géographique définie. INTERSOL 29 mars 2007 18
LES INVESTISSEMENTS ET LES COUTS Unité industrielle de phosphatation séchage de 100 000 m 3 /an de sédiments bruts (50 % H 2 O) soit 150 000 t/an OPTION - Mise en décharge des sédiments phosphatés séchés Prix de revient Investissements du traitement k /t NOVOSOL A 3500 23.5 (150000 t/an) Décharge 60 classe 2 (2) (90000 t/an) Décharge 15 classe 3 (90000 t/an) Coûts annuels k 3525 5400 1350 Total 3500 8925 Décharge 59.5 Coût du traitement d une tonne de classe 2 sédiments bruts Décharge 32.5 classe 3 INTERSOL 29 mars 2007 19
LES INVESTISSEMENTS ET LES COUTS Unité industrielle de phosphatation et calcination de 100 000 m3/an de sédiments bruts (50 % H 2 O) soit 150 000 t/an OPTION Production d un sable valorisable en technique routière (1) Coût interne Coûts Investissements du traitement annuels k (2) k /t NOVOSOL A 3500 23.5 3525 (150000 t/an) NOVOSOL B 11500 90 (3) (82560 t/an) 7425 Total 15000 10950 Prix de revient du traitement d une tonne de sédiments bruts (50% H 2 O) 73 L utilisation de combustibles alternatifs permettra de réduire le coût de l étape de calcination INTERSOL 29 mars 2007 20
Déchets minéraux ECOLOGIE INDUSTRIELLE Déchets Combustibles Sédiments Traitement de gaz Traitement de fumées NEUTREC Fioul dérivé de déchets (RDF) Cendres volantes Unité A Phosphatation Séchage Unité B Calcination Boues de STEP séchées Fines minérales Résidu de broyage H 3 PO 4 Autres PRODUIT FINI A Résidus minéraux phosphatés et séchés Produit fini pour remblais sous certaines conditions PRODUIT FINI B Produit fini pour matériaux type route brique - béton INTERSOL 29 mars 2007 21
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Le rôle de Bertin Technologies dans le développement d du procédé BERTIN collabore avec SOLVAY depuis 10 années pour : L évaluation technique et économique du procédé à partir des résultats du laboratoire Les études d avant projet des différentes variantes du procédé pour les applications industrielles visées La réalisation des unités pilotes semi-industrielles La mise en service des unités pilotes et leur optimisation La coordination des échanges entre les laboratoires de recherche et de développement La coordination des opérations de démonstration en techniques routières Partenaires de dans NOVOSOL - Recherche INTERSOL 29 mars 2007 23
Le rôle de Bertin Technologies dans le développement d du procédé Les enjeux en traitement des sédimentss 3 millions de m 3 de sédiments dans les voies navigables du Nord de la France 2, 5 millions de m 3 dans les canaux et fleuves wallons des dizaines de milliers de m 3 dans les ports et estuaires français. ais. Le clapage au large est de plus en plus réglementr glementé même pour les sédiments non pollués Les financements limitent les opérations industrielles de remise au gabarit des voies navigables et des ports INTERSOL 29 mars 2007 24
Le rôle de Bertin Technologies dans le développement d du procédé exemple d implantation d d une d unité A de 100 000 m 3 /an de sédiments s bruts INTERSOL 29 mars 2007 25
Le rôle de Bertin Technologies dans le développement d du procédé L application industrielle du procédé au traitement des sédiments s pollués BERTIN participe actuellement le montage d un consortium capable d apporter une réponse globale au besoin des gestionnaires de ports et de voies navigables Évaluation du gisement à traiter et définition de l unité industrielle correspondante et des filières de valorisation des sédiments traités Dragage et transfert des sédiments sur le site de traitement Traitement de la fraction polluée par le procédé NOVOSOL Valorisation, ou à défaut élimination, des sédiments traités Objectif : une première opération en 2007-2008 INTERSOL 29 mars 2007 26