Optimisation d'un procédé de lixiviation en milieu basique et acide pour la décontamination (Cd, Pb) d'un mélange de cendres de chaudières et d'électrofiltres d'incinérateur de déchets municipaux


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Abstract

The purpose of this research was to improve a process for the removal of Cd and Pb from municipal incinerator fly ashes (boiler and electrofilter ashes). The first part of this study was to evaluate the optimum conditions for Pb extraction using alkaline washing steps. The tests carried out with various ash solid concentrations (10–50% (w/v)) have shown better Pb removal yields following the decrease of the solid concentrations. Nevertheless, by considering the economic aspect, a ratio of 30% (w/v) was retained as the optimal condition for alkaline leaching steps. A very short contact time (2 min) allows a maximum lead solubilization during alkaline washings. A series of two or three alkaline washing steps is necessary for sufficient lead removal. Once the alkaline leaching conditions have been optimized, research was applied to identify the optimum conditions of acid leaching. Best Pb and Cd removal yields of 25% and 85%, respectively, have been obtained by using two 30-min washing steps at pH 3 with a pulp density of 10% (w/v). The treated ashes respect the TCLP criteria. Finally, the adapted process of ash treatment presented in this study allows a substantial reduction of 57% of the chemical costs compared with the conventional procedure, and a significant reduction (83%) of water consumption.RésuméCette étude constitue un premier élément de recherche visant à améliorer un procédé de décontamination en Cd et en Pb d'un mélange de cendres de chaudières et d'électrofiltres d'incinérateur de déchets municipaux. L'objectif visait l'enlèvement en métaux contenus dans les cendres par lixiviation en milieux basique et acide. Cette étude a permis, dans un premier temps, de déterminer les conditions optimales de solubilisation du Pb en phase basique. Les essais réalisés avec diverses concentrations de solides (10 à 50% (p/v)) démontrent de meilleurs rendements d'enlèvement (par kilogramme de cendres traitées) du Pb suivant l'ordre décroissant de la concentration de solides. Néanmoins, en considérant l'aspect économique, un ratio de 30% (p/v) a été retenu en tant que condition optimale. L'étude cinétique a révélé que la solubilisation du plomb est maximale avec un très court temps de contact de l'ordre de 2 min. Une série de deux ou trois lavages en milieu basique est requise pour une élimination suffisante du plomb. Une fois les conditions de lixiviation en milieu basique optimisées, les recherches ont porté sur la mise en évidence des conditions optimales de lixiviation en milieu acide. Des rendements maximaux d'enlèvement du Pb et du Cd, respectivement de 25% et 85%, ont été obtenus en utilisant deux lavages de 30 min à pH 3, 0 avec une teneur en solides voisine de 10% (p/v). Les cendres traitées par lixiviation en milieux basique et acide respectent les critères du test TCLP (« toxicity characteristic leaching procedure »). Finalement, ce procédé amélioré du traitement des cendres, développé durant cette étude a permis une réduction substantielle de 57% des coûts en produits chimiques par rapport au procédé de référence développé antérieurement, ainsi qu'une réduction de la consommation d'eau de l'ordre de 83%.

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