Les scories des métallurgies anciennes : des analogues anthropiques pour la connaissance du devenir des déchets vitrifiés actuels

Résumé Fr

La vitrification est l’un des procédés de stabilisation de déchets industriels ou nucléaires. Aussi, il est important de prédire leur comportement à long terme. L’étude des analogues naturels et anthropiques permet de caractériser leur altération dans diverses conditions naturelles. Les scories sont une famille d’analogues pour lesquels les temps d’altération vont de 100 à 4000 ans. Cette période est intermédiaire entre les temps obtenus par les tests en laboratoire et par l’étude des analogues géologiques tels que les basaltes. L’étude des surfaces altérées permet de déterminer les mécanismes et le taux d’altération selon les conditions d’altération. Il est aussi possible de caractériser le comportement des éléments toxiques. Dans les scories paléosidérurgiques, les éléments toxiques sont généralement en faible concentration. Les sites sidérurgiques sont nombreux. On peut ainsi étudier l’effet du temps pour une composition donnée, mais également, l’effet de la composition chimique, ou du milieu, pour une même durée d’altération. Les scories polymétalliques possèdent également une matrice silicatée mais en plus, elles présentent des teneurs très importantes en éléments toxiques qui sont très nombreux (Pb, Zn, Co, Ni, As, Sb, Sn, Cu, Ba), souvent de l’ordre de plusieurs %. L’observation des scories sidérurgiques montre que l’altération de ces matériaux correspond aux premiers stades (formation de couches altérées amorphes et d’oxy-hydroxydes) observés sur les analogues naturels (qui présentent des stades plus avancés avec formation d’argiles et de zéolites). Le taux moyens d’altération varie de 20 à 180 µm/1000ans (valeur relativement faible comparée aux roches naturelles). Ce taux semble être corrélé à l’état de polymérisation du verre. Certains éléments polluants comme Pb et Zn ne sont pas retenus dans la couche altérée et sont relâchés dans l’environnement. D’autres peuvent être, comme Sb, plutôt immobilisés.