Academic literature on the topic 'Goudron houille'

Pour élaborer des brais ayant une spécificité propre à leurs utilisations, il faut être capable de suivre avec precision l'évolution du passage goudron-brai au cours de divers procédés. L'intérêt de cette étude est d'avoir pu étudier les goudrons et les brais dans leur ensemble et non pas après extraction. Par contre, des microfractionnements par différents solvants ont été réalises et ont aidé à la comprehension structurale de ces matériaux. Dans un premier temps, une caractérisation du goudron de départ (un goudron de houille Solmer) a été effectuée. Un goudron n'est pas isotrope, il est constitué par des gouttes propres (résines #2), et des gouttes formant un cortège entourant des phases anisotropes (résines : noirs de carbone, sphères à texture radiale et alternée. . . ). Ces gouttes sont constituées par des résines (directement au contact des phases anisotropes) et par des résines #1 (bord extérieur de la goutte). Dans un deuxième temps, divers procédés permettant l'étude du passage goudron-brai ont été élaborés et une caractérisation de chaque produit a été effectuée. L'évolution sous contraintes sans traitement thermique d'un goudron brut entraîne la formation de larges associations bord à bord d'empilements de molécules polyaromatiques (résines ). L'évolution d'un goudron filtre (résines #2 uniquement) dans les mêmes conditions n'entraîne pas la formation de ces associations bord à bord. L'évolution thermique d'un goudron filtre n'entraîne que la formation de sphères de mésophase. L'évolution thermique d'un goudron brut, lors d'une maturation, voit la formation de sphères de mésophase. Par contre, lors d'une distillation seule ou lors d'une maturation suivie d'une distillation, aux sphères de mésophase s'ajoutent des particules présentant des associations bord à bord (résines ).

Dans le cadre de la contribution à la valorisation des co-produits de cokéfaction du charbon notre travail comprend deux parties. La première représente des essais de transformation par voie chimique du carbozole en indole, produit à grande valeur ajoutée, soit par : une oxydation directe du carbazole lui-même par les par les oxydants classiques (KMnO4, CrO3, HNO3, etc. ) ou par une réduction douce dans le but de fonctionnaliser le carbazole, par conséquent rompre sa stabilité aromatique, et le rendre plus réactif. L'oxydation ménagée du dérivé carbazolique ainsi obtenu devait conduire au dérivé indolique après clivage. La seconde partie de ce travail a été consacrée à l'étude de la structure des brais (50% des co-produits de la cokéfaction à l'aide de l'alkylation réductrice. L'extraction aux solvants sélectifs des brais conduit à une partie soluble et une partie insoluble. L'alkylation réductrice augmente la solubilité de cette dernière, et permet ainsi son analyse ultérieure. Dans le but de mieux comprendre le mécanisme, nous avons appliqué l'alkylation réductrice à des substances modèles présentes dans les co-produits de la cokéfaction. Une telle étude nous a permis de déterminer le taux d'alkylation, son mode et sa compétition avec la réduction, réaction concurrente<br>In the way to valorize the products of coal cokefaction : 2 types of compounds have been studied. In the first, different ways of the transformation of carbazole into indole have been tried. Direct oxidation of the carbazole system or smooth reduction of one aromatic ring followed by oxidation of the reduced system were the methods used. The second part is devoted to the study of cokefaction pitch by reductive alkylation. The methods used for determination of pitche structure has benn apllied to model compounds especially heterocyclic systems like carbazole, dibenzothiophene, acridine etc. . By this way we could show the behaviour of these compounds under reduction or alkylation conditions which are competitive in the Birch type reduction we have employed to do the study

Les procédés de cokéfaction ont entraîné l'incorporation dans les sols de goudrons de houille, phases non aqueuses liquides ou solides, contenant des HAP. L'objectif de ce travail était de comprendre la dynamique du terme source de HAP représenté par des particules de goudron et le mode de transport des HAP dans les sols contaminés depuis des dizaines d'années. Pour cela, des échantillons de sol et de goudron ont été collectés sur une friche industrielle et caractérisés par les techniques analytiques de la géochimie organique (GC-MS, micro spectroscopie IR). Le transfert des HAP en solution aqueuse à partir du goudron de houille a été étudié en colonne de laboratoire fonctionnant en boucle fermée; les résultats ont été interprétés par un modèle d'équilibre de partage entre phases et de cinétique de transfert. Le transport des HAP dans le sol contaminé a été étudié en colonne de laboratoire, les collectes ont été fractionnées (ultrafiltration et ultracentrifugation). On a montré que les HAP étaient transportés avec d'autres composés organiques à des concentrations souvent supérieures à leur solubilité dans l'eau: une part importante des HAP incluant les composés lourds est transportée par voie colloïdale. De plus, la comparaison des analyses organiques des phases solides et des collectes a mis en évidence des anàlogies de signature des HAP. Enfin, on a cherché à évaluer l'intérêt du traçage réactif pour la mesure de paramètres globaux (fraction de carbone organique foc et aire de l'interface eau/matière organique). Contrairement au phénol, le toluène a donné de bons résultats pour la mesure de foc, tandis que l' octylbenzènesulfonate de sodium n'a pas permis de mesurer l'aire interfaciale. En conclusion, ce travail a permis d'apporter des réponses précises sur la dynamique du terme source de HAP et le transport des HAP dans le sol par voie dissoute et colloïdale, base d'un modèle conceptuel et point de départ pour le passage à l'échelle pilote et de terrain<br>Coke production processes caused the incorporation of coal tars (NAPL or particle) into soils, these coal tars contain high amount of PAH. The aim of the present work was the investigation of the dynamics of the source term, nainely coal tar particles, as weIl as the transport of PAH through aged contaminated soils. Ln this goal, soil and coal tar samples were collected from brown field of an ancient coking plant. They were characterised by the analytical techniques of organic geochemistry (GC-MS, IR microspectroscopy). PAH transfer from coal tar particles into water was investigated by mean of closed loop laboratory column experiments. Results were interpreted by an equilibrium partitioning model and a mass transfer model. These models enabled us to compute a partitioning constant as weIl as effective diffusivities at various particle sizes and temperatures. PAH release and transport through contaminated soil was studied by laboratory column experiments, followed by phase separation of the collected fractions (ultrafiltration and ultracentrifugation). This method enabled us to show that PAH concentrations in the aqueous phase were most often higher than their aqueous solubility, and that the transport of a major fraction was facilitated by colloids and/or high molecular weight macromolecules. The com- parison between the data obtained by organic analysis showed analogy between the PAH spectra in the different phases. FinaIly, the potentiality of reactive tracers to measure global parameters (organic carbon fraction foc and sorbant organic phase/water interface are a) was tested. Conversely to phenol, toluene tracing enabled us to measure foc whereas sodium octylbenzenesulfonate did not allow the measurement of the interface area. As a conclusion, this research brought new results on the source term dynamics and PAH transport through contaminated soil from a former coking plant in aqueous and colloidal phases, that are the basis of a conceptual model and a first point to upscaling at the pilot and field scales

L'ensemble des pays industrialisés comptent sur leurs territoires de nombreux sites potentiellement pollués par le goudron de houille. A long terme, la mobilité des polluants dans le sol est principalement contrôlée par la dissolution dans l'eau des composés du goudron ainsi que par les phénomènes d'adsorption 1 désorption et de biodégradation de ces polluants dans le sol. Trois polluants modèles ainsi que plusieurs fractions de sols et des sols de référence ont été sélectionnés lors de notre étude qui s'est déroulée en 2 principales étapes: - Etude des équilibres et des cinétiques de partage des polluants organiques entre le goudron de houille et l'eau -Etude de l'adsorption et de la désorption des polluants organiques dans le sol, en considérant les cinétiques de transfert à court et à long terme. Les résultats expérimentaux nous montrent que le goudron de houille ne possède pas un comportement idéal décrit par la loi de Raoult. Les principaux mécanismes de transfert goudron/eau identifiés sont la solubilisation quasi-instantanée des polluants proches de l'interface PLA/eau, et la diffusion lente des polluants au sein de la PLNA et à l'interface. Les résultats montrent de plus que plusieurs facteurs peuvent modifier la vitesse et l'ampleur du relargage (température, pH, force ionique, vieillissement de l'interface. . . ). Les résultats de la seconde partie de l'étude montrent une diminution de la mobilité des polluants avec l'augmentation de la durée de contact polluant/sol. Nous avons de plus observé que la succession des cycles de gel/dégel tendait à limiter l'effet du vieillissement. La rétention à cinétique lente du polluant par le sol ou l'argile est très probablement due à la lente diffusion moléculaire au sein des micropores des agrégats ou bien au sein de la matière organique du sol<br>All industrialized countries have on their territories many contaminated sites containing coal-tar materials. On the long term, the fate of the pollutants is mainly controlled by the dissolution of coal-tar into water and by the sorption and biodegradation of pollutants in soil. Three model contaminants and several soil matrices have been selected for this work, which can be divided into two different parts: -Study of the partitioning equilibrium and kinetics of the organic pollutants between coal-tar and water. -Study of the adsorption and desorption of the organic pollutants• in soils, taking into account quick and slow kinetics. The experimental results clearly show that coal tar cannot be considered as an ideal solution (as described by Raoult's law) with regards to phase partition of pollutants with water. The main identified mechanisms of phase partition are the quasi instantaneous solubilization of pollutants near the coal tar/water interface, and the diffusion of pollutants within the organic phase or at the interface which controls the transfer kinetics of pollutants towards the aqueous phase. The results also show that several factors can modify the rate and the extent of the pollutants release (temperature, pH, ionic strength. Ageing of the interface. . . ). The experimental results of the second part of the study show a reduction of the pollutant mobility with the increase of the time of contact between the pollutant and the soil. Freeze/thaw cycles were found to reduce significantly the effect of ageing. The long term abiotic sequestration of organic pollutants by soil or clay is related to slow molecular diffusion processes within the aggregates micropores or within the soil natural organic matter

La France, comme l'ensemble des pays industrialisés, compte sur son territoire de nombreux sites potentiellement pollués détenant des matériaux souillés par des goudrons issus de la pyrolyse de la houille. Devant la nécessité de traiter certains sites, de nombreuses techniques de dépollution ont vu le jour, notamment aux Etats-Unis, ou ont été adaptées à partir de celles existant pour les déchets solides. Il s'agit essentiellement de traitements thermiques, physico-chimiques (lavages, stabilisation-solidification,. . . ) ou des méthodes de confinement. Les méthodes biologiques prennent une faible part du marché. Le procédé d'extraction-lavage mis au point ici pour le traitement des matériaux souillés (gravats), à notre connaissance, n'a jamais été réalisé. Dans un premier temps, le travail effectué en laboratoire sur la faisabilité du traitement des matériaux souillés par des goudrons a permis d'élaborer une chaîne de traitement qui a conduit à la sélection d'un solvant organique pour la phase extraction et d'un détergent soluble pour la phase lavage des gravats. Après des résultats expérimentaux encourageants les travaux ont été poursuivis par une étude pilote et industrielle du procédé au cours de laquelle 600 m3 de matériaux souillés par des goudrons ont été traités. Le procédé d'extraction-lavage a diminué significativement les teneurs en HAP, phénols, ammonium, cyanures totaux et COT des gravats traités (granulométrie &gt; 10 mm). Ces derniers ont été stockés sur le site. Les résultats obtenus à l'échelle industrielle sont intéressants du point de vue de la réduction de la masse totale des matériaux pollués à éliminer en centre spécialisé d'incinération. Des études complémentaires ont ensuite été entreprises pour optimiser le procédé et réduire la masse de sous-produits générés. Elles ont porté sur le traitement biologique des eaux de lavage et la stabilisation/solidification des résidus solides. Le procédé d'extraction s'est avéré efficace dans le cas décrit ici. Il devrait maintenant être testé sur d'autres sites contenant des matériaux souillés par des goudrons ayant des caractéristiques physico-chimiques différentes<br>France, as all industrialized countries, has on its territory many potentially contaminated sites containing coal-tar materials from past industrial activities. Specific remediation technologies have been developed, mainly in North America. Existing treatment technologies include thermal processes (incineration, desorption, vapor extraction. . . ), physical methods (such as solidification/stabilization, vitrification. . . ), chemical methods (extraction, washing) and biological processes to a lower extent. A non-destructive remediation process has been developed here to reduce the overall mass of contaminated materials to be incinerated. In a first step, laboratory feasibility studies have been conducted on coal-tar contaminated rubbles. A specific extraction-washing treatment chain has been developed, with the selection of an appropriate organic solvent for the extraction phase and a detergent for the washing phase of the process. Laboratory results being promising, the next step was to test the process at the pilot and industrial scales. Approximately 600 m3 of coal-tar contaminated rubbles from a mixture of various demolition materials were treated. The process included complete excavation of the rubbles contaminated with coal tar, contaminant extraction and washing to achieve specified cleanup levels for organic contaminants. Hence the extraction-washing process was able to significantly diminish most of the contamination associated with PAH, phenols, inorganic nitrogen compounds and total cyanides in the rubbles. Furthermore, the industrial scale data showed a significant total mass reduction of contaminated materials to be incinerated since the treated rubbles were disposed off on the site. In the third step of our study, experiments at the laboratory-scale were conducted in order to improve the process and reduce the amount of byproducts generated during treatment and requiring offsite disposal. Studies were performed on the biological treatment of the waste water containing complex organic pollutants such as phenolic compounds, on the mass reduction of wastes smaller than 10 mm with screening tests, and on the solidification/stabilization trials of other solid contaminated byproducts. The process should be now tested on other sites with rubbles contaminated with coal-tar having different physico-chemical characteristics

Il existe en France des centaines de friches industrielles polluées par du goudron de houille, un mélange récalcitrant de composés tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques. Lorsque la zone non saturée des sols est fortement contaminée, elle est usuellement excavée et remblayée. Cette thèse porte sur un traitement alternatif permettant une valorisation potentielle des sols sur site : l’oxydation chimique in situ, qui a déjà montré des résultats encourageants au laboratoire mais n’a que très peu été testée en grandeurs réelles. Les recherches ont donc été menées autour de trois échelles – bibliographie, laboratoire et pilote – afin de déterminer s’il existait un traitement oxydant répondant à des critères techniques, économiques et environnementaux acceptables pour être appliquée à l’échelle de la friche. La phase laboratoire a montré que l’ajout d’un soutien thermique augmentait significativement l’efficacité du traitement, i) par augmentation de la disponibilité de la pollution par préchauffage de la terre dans le cas du permanganate, ou ii) par activation thermique de l’oxydant dans le cas du persulfate. A l’échelle du pilote, une mise en contact homogène entre l’oxydant et la pollution n’a été possible que par noyage partiel de la terre avec les solutions oxydantes concentrées. L’activation du persulfate s’est révélée délicate à mettre en œuvre, le chauffage de solutions concentrées ayant mené à une décomposition parasite de l’oxydant. Au contraire, l’utilisation de solutions concentrées de permanganate a conduit à une dégradation des polluants encore plus élevée qu’au laboratoire grâce à la forte exothermicité de la réaction<br>In France, hundreds of brownfields are currently polluted with coal tar, a complex and recalcitrant mixture of organic compounds such as polycyclic aromatic hydrocarbons. When the unsaturated zone of soils is highly contaminated, it is commonly excavated and backfilled. This work deals with an alternative treatment, in situ chemical oxidation, that allows a potential reuse of soils directly on site. This technique has already provided encouraging results at the lab scale but has rarely been tested in the field. Research was made around three scales – bibliography, laboratory and pilot – in order to respond to the main problem: is there an oxidative treatment able to meet technical, economic and environmental criteria quite acceptable to be applied at brownfield level? The laboratory research phase showed that the addition of a moderate thermal support significantly increased treatment effectiveness, by i) an increase in pollutant availability by soil preheating in the case of permanganate, or ii) a thermal activation of the oxidant in the case of persulfate. At the pilot scale, a homogeneous contact between the oxidant and the pollutants was possible only by a partial flooding of the soil with the concentrated oxidizing solutions. The persulfate activation turned out to be difficult to implement because heating concentrated solutions led to a parasite decomposition of the oxidant. On the contrary, the use of concentrated solutions of permanganate led to an even higher degradation than in the laboratory, as a result of the strong exothermicity of the reaction

En France, les usines à gaz qui fabriquaient du gaz à partir de la pyrolyse de la houille ont fonctionné depuis le XIXe siècle jusqu'en 1971. La plupart des 800 usines ont aujourd'hui arrêté leur activité. Des sous produits ou substances utilisées dans ces usines, comme les goudrons de houille, les matières épurantes, peuvent se retrouver dans le sous-sol des sites. L'objectif de cette étude vise à approfondir pour le cas des sites d'anciennes usines à gaz, les méthodes de caractérisation des sols pollués par des résidus issus de la pyrolyse de la houille, en insistant sur les aspects liés à la répartition du polluant et aux mécanismes impliqués dans la migration des polluants (hydrocarbures aromatiques Polycycliques HAP) sous l'effet de circulation d'eau. L'élaboration d'une méthodologie de caractérisation a permis d'étudier la répartition et la mise en évidence d'un phénomène d'agglomération du sol vis-à-vis du polluant. L'agglomération, la charge polluante et les caractéristiques du sol sont fortement impliquées dans la modification des propriétés du sol pollué vis-à-vis des circulations d'eau. Les résultats obtenus lors d'essais de perméabilité sous pression, ont permis de mettre en évidence un phénomène d'auto-colmatage des pores entraînant de fortes diminutions des perméabilités (10-4 à 10-8 m/s). Les résultats d'analyses montrent une limitation du transfert de pollution au cours du temps. La teneur en HAP des eaux de percolation a tendance à fortement diminuer selon un processus analogue.