Carbonatation et granulation des cendres de grilles de l'incinérateur de la ville de Québec.

Au fil des années, la gestion des matières résiduelles, qu’elles soient d’origine domestique ou industrielle, s’est amplement améliorée. Dans certains cas, les déchets sont incinérés et transformés en cendres qui seront à leur tour enfouies dans des sites d’enfouissements adéquats. Cependant, des efforts ont été déployés afin de transformer les déchets enfouis en des agrégats valorisables d’où l’augmentation de la durée de vie des sites d’enfouissements. Dans ce contexte, mon projet de maîtrise vise à étudier le potentiel de carbonatation/granulation des cendres de grilles appelées « mâchefers » de l’incinérateur de la ville de Québec (fraction lourde des cendres qui se déposent par gravité à la base des fours de l’incinérateur). La méthodologie repose sur le développement et l’optimisation du processus de granulation et carbonatation des mâchefers dans le cadre de la double valorisation des déchets et la confection de granulats valorisables. Le ciment portland a été utilisé comme liant pour tous les essais de granulation. Une étape de prétraitement (séchage, tamisage et broyage) a été réalisée sur les mâchefers avant d’effectuer les essais de carbonatation et granulation. Des tests de caractérisation ont été réalisés pour déterminer la capacité théorique de captage du CO₂ dans la matrice des mâchefers. D’après les résultats préliminaires, les conditions opératoires de carbonatation seront à optimiser pendant les travaux futurs en vue d’augmenter la capacité de séquestration du CO₂ dans les mâchefers. Différentes conditions opératoires ont été optimisées pour aboutir à la recette de granulation des mâchefers. Une large gamme de granulats légers a été obtenue aux cours des essais menés. Les meilleurs rendements de granulation ont été obtenus avec un pourcentage de ciment compris entre 9 et 12 % et un minimum de pourcentage d’eau de 15% par rapport à la masse totale des réactifs, 20 à 45 rotations par minutes et un temps de réaction de 30 minutes. Conformément aux normes de la province, les analyses réalisées sur l’échantillon initial et les granulats confectionnés révèle que les mâchefers utilisés sont non dangereux pour l’environnement et sont classés en catégorie III du guide de valorisation. L’éventuelle utilisation des granulats de mâchefers selon les catégories I et II exigera une caractérisation plus exhaustive ou un prétraitement spécifique. Over the years, the management of residual materials, whether of domestic or industrial origin, has improved greatly. In some cases, the wastes are incinerated and transformed into ashes which are buried in adequate landfills. However, efforts have been made to valorize these materials into valuable aggregates, thus increasing the life span of landfills. In this context, my master's project aims to study the carbonation/granulation potential of the called "bottom ash" from the Quebec City waste incinerator (heavy fraction of the ash that settles by gravity at the base of the incinerator's furnaces). The methodology is based on the development and optimization of the granulation and carbonation processes of the bottom ash in the context of the double valorization of waste and the production of valorizable aggregates. Portland cement was used as a binder for all granulation tests. A pre-treatment step (drying, sieving and grinding) was performed on the bottom ash before carrying out the carbonation and granulation tests. Characterization tests were performed to evaluate the theoretical CO2 capture capacity of the bottom ash matrix. Based on the preliminary results, the carbonation operating conditions will be optimized during future work to increase the CO2 sequestration capacity of the bottom ash. Different operating conditions were optimized to arrive at the bottom ash granulation recipe. A wide range of light aggregates was obtained during the tests. The best pelletizing yields were obtained with a percentage of cement between 9 and 12% and a minimum percentage of water of 15% in relation to the total mass of reagents, 20 to 45 rotations per minute and a reaction time of 30 minutes. In accordance with the standards of the province, the analyses carried out on the initial sample and the manufactured aggregates reveal that the bottom ash used is not dangerous for the environment and is classified in category III of the valorization guide. The possible use of bottom ash aggregates according to categories I and II will require a more exhaustive characterization or a specific pre-treatment.

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