Etude expérimentale du relargage des polluants du mélange smectite-chaux-phosphogypse-scories noires en vue de leur valorisation

Le phosphogypse (PG) et les scories d’aciérie (Ss) ont été étudiés pour une éventuelle valorisation comme matériaux pour remblai routier et comme ajouts à la stabilisation des sols gonflants. Ils ont été ajoutés en faible quantité au mélange smectite-chaux.
La bentonite et le ghassoul sont deux minerai argileux riches en smectite. La bentonite est riche montmorillonite/beidellite dioctaédrique tandis que le ghassoul est riche en saponite/stevensite trioctaédrique. La structure de la bentonite est déstabilisée par la chaux. Il se forme un gel cimenté qui est le silicate de calcium hydraté (C-S-H) à la surface des grains. L’ajout de PG au mélange bentonite-chaux avantage la formation du gel (C-S-H) et de l’ettringite. L’ajout des scories au mélange bentonite-chaux-PG accélère la cinétique d’hydratation et active les réactions pouzzolaniques et augmente la résistance mécanique à la compression.
La réactivité du ghassoul avec la chaux est différente de celle de la bentonite. Le gel C-S-H ne se forme pas et la structure de la smectite n’est pas altérée par l’alcalinité agressive de la chaux.
Une étude de lixiviation des éprouvettes préparée par la bentonite, chaux, PG et scories a été réalisée. Les éléments métalliques, potentiellement relarguée par la matière première, sont détectés à faibles concentrations dans les lixiviats des éprouvettes des mélanges. La concentration en activité alpha des élément 210Po, 234U et 232Th trouvée dans les lixiviats des éprouvettes est très faible par rapport au lixiviat du PG seul.
Pour mieux comprendre le mécanisme de déstabilisation de la structure de la montmorillonite dans un milieu hyper alcalin, l’ajout des bases fortes CaO, MgO, NaOH et KOH a été également étudié. Si le CaO réagit avec la montmorillonite et permet la formation d’hydrates, le MgO se substitue au calcium et au sodium dans l’espace interfoliaire de la smectite sans altérer la structure de la smectite. L'ajout de NaOH provoque la dissolution de la montmorillonite et la formation de sodalite et de cancrinite. L'ajout de KOH à la bentonite permet la formation de kaolinite et probablement de l’illite, de carbonate de potassium sesquihydraté et d'oxyde de potassium et d'aluminium hydraté.