Décontamination à l'échelle pilote de sols pollués en métaux toxiques par des procédés miniers et lixiviation chimique


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Abstract

A pilot plant study permitted to demonstrate the scale up of a process using screening, spiral, hydrocyclone, and chemical leaching to decontaminate a soil. Thirty tons of a soil were treated. Screening allowed to separate a clean coarse fraction (>2 mm) of sand and gravel representing 70.9% of the total mass of soil. The <2 mm fraction of untreated soil contained 2200 mg Pb/kg, 350 mg Cu/kg, and 956 mg Zn/kg. The spiral treatment removed 10.2% Pb, 22.7% Cu, and 4.3% Zn, but it produced a small proportion of concentrate (0.53% of the whole soil). The spiral was more effective for Cu removal, because the 1–2 mm fraction of the soil contained more Cu than the smaller size fractions. The spirals are not usually efficient for the <75 μm fraction. This process was then not efficient for Pb removal, this metal being particularly concentrated in the <20 μm fraction. The <20 μm fraction, representing 6.48% of the total mass of soil and containing 5150 mg Pb/kg, was removed using a hydrocyclone. The chemical leaching process was used to treat 20.4% of the whole soil. This method has allowed to decrease the Pb concentration by approximately 57%, thus reducing the Pb content below the C criteria (1000 mg/kg) for commercial or industrial use in the province of Quebec. Overall, the process produced 91.1% of a noncontaminated soil and 8.9% of metallic residue and heavily contaminated soil.RésuméDes essais préindustriels ont permis de démontrer la faisabilité de la décontamination des sols par une filière de traitement comprenant du tamisage, du tri gravimétrique par spirale et par hydrocyclone, suivi d'une dissolution chimique. Trente tonnes de sol ont été traitées dans cette étude. Dans ce sol, une proportion de 70,7% des particules ayant une taille supérieure à 2 mm n'était pas contaminée. Les teneurs en Pb, Cu et Zn de la fraction <2 mm étaient respectivement de 2200, 350 et 960 mg/kg. La spirale a permis d'enlever environ 10,2% de Pb, 22,7% de Cu et 4,3% de Zn en formant un concentré représentant 0,53% du sol global. La spirale était peu efficace pour l'enlèvement du Pb, car ce métal est fortement représenté dans les particules très fines, lesquelles ne sont pas traitables par cette technique. Par contre, le Cu étant plus concentré dans les particules de 1 à 2 mm, la spirale a été plus efficace. Le traitement par hydrocyclone a permis d'enlever la fraction <20 μm très contaminée en Pb (5150 mg/kg). Cette opération produit un concentré représentant 6,48% du sol global. L'ajout d'un procédé de lixiviation chimique a enlevé environ 57% du Pb et a permis le respect du critère C (1000 mg Pb/kg) appliqué au Québec. L'ensemble du procédé a donc produit 91,1% d'un sol respectant les critères pour un sol à usage commercial ou industriel, ainsi que 8,9% de résidus et sols très concentrés en métaux.

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