Phosphogypse

55°14′47″N 24°01′44″E / 55.24639, 24.02889

Crassier de phosphogypse (Kedainiai, Lithuanie)

Le phosphogypse est le gypse non naturel, issu du traitement industriel des minerais calciques fluorophosphatés, pour la fabrication de l’acide phosphorique et des engrais phosphatés.

Fabrication

Le phosphogypse est le précipité solide de sulfate de calcium hydraté, produit lors du traitement des minerais de fluorophosphates de calcium, par réaction avec l’acide sulfurique en milieu aqueux :

Ca₅(PO₄)₃F + 5 H₂SO₄ + 10 H₂O → 3 H₃PO₄ + 5 CaSO₄(H₂O)₂ + HF.

On peut noter aussi que le gypse naturel contient souvent aussi des inclusions de sels de soufre qui peuvent aussi être prétraités par hydratation pour le transformer en acide sulfurique qui entrera dans la même réaction ; cependant les quantités de soufre sont généralement insuffisantes et l’acide sulfurique nécessaire est plutôt obtenu à partir de minerai de souffre (le plus souvent d’origine volcanique) récolté séparément.

Il est séparé de l’acide phosphorique (recherché pour la fabrication des engrais phosphatés) par filtration du précipité.

La réaction produit aussi de l’acide fluorhydrique qui sera séparé de l’acide phosphorique, soit par un autre procédé de précipitation simple, soit par un coûteux procédé de séparation de phases par évaporation différentielle et purification des sels de ces acides.

Production dans le monde

L’engrais « superphosphate normal » est peu à peu remplacé par le superphosphate triple. Il contient aussi le gypse issu de la fabrication en tant qu’engrais du phosphate monocalcique.

L’industrie des engrais phosphatés (superphosphate triple essentiellement) et d’acide phosphorique produit d'énormes tonnages de gypse (1 7 t produite par tonne de phosphate).

On produit environ 60 millions de tonnes de phosphogypse par an dans le monde, soit plus de 50 % de la production de gypse naturel (données : Société Française de Chimie).

En France, pays parmi les plus consommateurs d’engrais, 6 millions de tonnes de phosphogypse étaient produites annuellement dans les années 1980, dont 900 000 tonnes par chacune des unités de Grand Quevilly, Grand Couronne et du Havre, soit autant que toute la production de gypse naturel.

Pour la seule Tunisie grande productrice de phosphates, 10 millions de tonnes de phosphogypse seraient produites annuellement (source : CNRS)^[1].

Utilisation

De nombreuses études ont visé à substituer le phosphogypse au gypse naturel, notamment pour produire des carreaux de plâtre ou en ajouter dans le ciment.

Après filtration du phosphogypse, il est déshydraté par chauffage et évaporation de l’eau pour produire un plâtre synthétique :

CaSO₄(H₂O)₂ → CaSO₄H₂O + H₂O.

Le séchage de ce plâtre de synthèse s'est avéré peu rentable, mais la fabrication de la variété « alpha » du sulfate de calcium hémihydraté (ou « bassanite »), par autoclavage en présence d'additifs minéraux donne des cristaux de taille plus importante, permettant un séchage moins coûteux :

2 CaSO₄(H₂O)₂ → (CaSO₄)₂(H₂O) + 3H₂O.

Ces plâtres synthétiques (comme les plâtres « naturels » et les variétés anhydres de gypse) peuvent aussi servir à la fabrication de la chaux pour la construction ou les traitements agricoles, selon divers procédés de chimie lourde.

Environnement et risques pour la santé

Le phosphogypse est légèrement à significativement radioactif en raison des traces d’uranium et de radium présentes dans le minerai phosphaté. Le phosphogypse issu du traitement des minerais naturels phosphatés, de même que le gypse naturel (ainsi que les panneaux de plâtre fabriqués avec ceux-ci), peut aussi dégazer du radon (gaz radioactif cancérigène et potentiellement responsable de mutations, mais également présent dans les roches granitiques naturelles).

En termes de tonnage, le phosphogypse issu de la production de superphosphate est aussi la première source mondiale de déchets très faiblement radioactifs. En France, c’est la seconde source de ces déchets après l’industrie nucléaire^[2].

Du phosphogypse contaminé par des métaux lourds et des colorants est produit par le traitement décolorant des eaux résiduaires des industries textiles.

Des séquelles industrielles et de pollution peuvent persister bien après l’arrêt des installations.

La production industrielle du phosphogypse produit aussi de l’acide fluorhydrique, qui est un très puissant oxydant des métaux, même ionisés (notamment les ions libres de calcium et de magnésium des organismes vivants, qu'ils inactivent totalement de leur fonction première) et extrêmement toxique. Bien que cet acide fluorhydrique soit aussi précipité et séparé par filtration, dles fluorures libres se retrouvent également dans les crassiers et sont également sources de pollution des eaux.

Le phosphogypse est encore souvent déversé en mer, ce qui est source de pollution et d’eutrophisation des milieux.

Gestion des déchets

En tant que déchet toxique, le phosphogypse ne devrait plus être jeté en mer ; il commence à être recyclé ou est plus souvent stocké sous forme de terril, crassier (également nommés « empilements » au Canada.

La gestion des crassiers de phosphogypse s’ajoute en France à celle des 200 000 tonnes de déchets de très faible activité (TFA) attendues et issues du début de démantèlement des centrales nucléaires (évaluation faite en l’an 2000)^[3].

Par exemple, selon le seul PREDIS Nord-Pas-de-Calais, il existait dans cette région au début des années 1990 au moins deux dépôts importants (de Finalens à Douvrin et Rhône-Poulenc à Wattrelos) de phosphogypse, représentant une masse de l’ordre de 13 millions de tonnes. Ces résidus, issus de la fabrication d’engrais à partir de minerais naturels de phosphate, ne sont plus produits aujourd'hui^[4].

Voir aussi

Liens externes

• Brevet relatif à la décontamination radioactive du phosphogypse
• Site de la Société Française de Chimie

Références

• Portail de la chimie