Phosphogypse - Définition
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Introduction
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.
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.
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).
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).
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.
