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Echantillonnage des cuttings effectué pendant les sondages à la mototarière pour étudier la pollution des sols dans les établissements Renault de l'Ile Seguin (Orléans, Loiret, 2000). © BRGM

Procédé de traitement des buttes de tir à l’arme légère

18.08.2016
Du fait de leur fonction, les buttes d’arrêt de tirs à l’arme légère, utilisées à des fins civiles ou militaires, renferment des quantités importantes de balles. Ces balles sont constituées de différents métaux : plomb (Pb), cuivre (Cu), zinc (Zn), antimoine (Sb). La concentration importante des balles dans ces buttes peut donc être potentiellement associée à une pollution des matériaux (sols, sables, roches massives broyées) qui les constituent.

A la demande du ministère de la Défense, le BRGM a réalisé une étude visant à évaluer l’efficacité de techniques de séparation physique visant à concentrer les métaux dans un volume réduit de déchets et dépolluer ainsi la majeure partie du matériau constitutif de ces buttes. Les résultats des essais réalisés ont mis en évidence qu’il était possible de concentrer efficacement les métaux dans un tel volume réduit. Cependant, les concentrations résiduelles en métaux de la fraction épurée de matériau demeurent trop importantes pour classer ce dernier en déchet non-dangereux ou déchet inerte. Il est envisagé d’étudier d’autres types de traitement et d’évaluer les performances des techniques séparatives mises en œuvre dans cette étude sur d’autres sites.

Buttes pare-balles de tirs à l’arme légère

Buttes pare-balles de tirs à l’arme légère.

Contexte

Utilisés à des fins civiles ou militaires, les stands de tir à l’arme légère sont le plus souvent constitués de buttes pare-balles (ou buttes de tir) visant à arrêter la progression des projectiles. Or, les projectiles utilisés sont principalement composés (>90%) dans leur partie interne de plomb et de différents alliages (dont l’alliage Pb-Sb). Leur revêtement extérieur se compose souvent d’un alliage Cu-Zn. L’utilisation intensive de ces buttes de tir pendant de très nombreuses années conduit à "stocker" une quantité importante de métaux et, conséquemment, une problématique de contamination en métaux lourds de type Pb, Sb, Zn, etc. y est alors associée. Cette contamination en métaux se limite le plus souvent à un volume réduit constitué de la zone d'impact des projectiles lors des exercices de tir.

 Seuils d’acceptabilité des déchets en centre de stockage pour déchets inertes, déchets non dangereux et déchets dangereux

Tableau 1 : Seuils d’acceptabilité des déchets en centre de stockage pour déchets inertes, déchets non dangereux et déchets dangereux.

 Valeurs guides pour l’admission des terres polluées en stockage (FNADE 2004)

Tableau 2 : Valeurs guides pour l’admission des terres polluées en stockage (FNADE 2004).
 1 ISDD : Installation de Stockage de Déchets Dangereux
 2 ISDND : Installation de Stockage de Déchets Non Dangereux

Le renouvellement du matériau constitutif des buttes pare-balles conduit à devoir gérer un déchet dont le potentiel polluant doit se rapporter aux limites réglementaires en vigueur concernant les seuils d’acceptabilité des déchets en centre de stockage pour déchets inertes, "non dangereux" et "dangereux", ou aux valeurs guides pour l’admission des terres polluées en stockage dont les valeurs sont fournies dans les tableaux 1 et 2.

Objectifs

Contrairement au cas des sites et sols pollués par des substances organiques, peu de traitements sont mis en œuvre pour assurer la dépollution de sols et/ou déchets pollués par des polluants métalliques. Ainsi, seules quelques technologies ont été développées et appliquées à l'échelle industrielle pour la remédiation des sols chargés en métaux.

L’étude réalisée par le BRGM avait pour objectif d’identifier et d’évaluer des techniques de traitement qui soient à la fois simples à mettre en œuvre sur site, robustes et peu coûteuses. Les techniques de traitement physiques étaient les candidates les plus indiquées.

Programme des travaux

Après échantillonnage sur site d’un échantillon de 120 kg, l’étude a été réalisée en deux temps :

  • dans un premier temps, une analyse chimique par classe de granulométrie a mis en évidence que le matériau constituant la butte de tir devait être considéré comme un déchet dangereux, en particulier pour son contenu en plomb et en antimoine, et que la pollution était indifféremment disséminée dans l’ensemble des fractions granulométriques ;
  • dans un second temps, des essais de traitement gravimétrique ont été réalisés de façon à épurer le matériau de son contenu en éléments métalliques. Les résultats de ces essais ont mis en évidence qu’il est possible de concentrer très efficacement la majeure partie des métaux dans une fraction métallique quasi pure (fraction dite lourde du traitement gravimétrique). La fraction légère, quant à elle, essentiellement constituée du matériau inerte (sable ou roche finement concassée), s’appauvrit en métaux lourds de manière très significative. Cependant, pour le stand de tir étudié dans ce projet, cet appauvrissement ne suffit pas à atteindre les teneurs nécessaires pour classer ce matériau traité en déchet non dangereux ou en déchet inerte. Ce constat est confirmé par les teneurs en métaux des jus récupérés après lixiviation : même si les teneurs en Sb diminuent drastiquement, elles restent encore trop élevées pour que le produit puisse être considéré comme « non dangereux ».

Résultats obtenus

Ces résultats montrent que la pollution en métaux dans les buttes de tir n’est pas seulement liée à la présence de polluants métalliques particulaires mais aussi à la présence de métaux intimement disséminés au sein de la butte de tir. Cette dissémination peut être liée :

  • d’une part, à la vaporisation partielle de certains alliages lors de l’impact (outre les frottements de la balle sur le matériau constitutif de la butte de tir, le transfert d’énergie cinétique en énergie thermique au moment de l’impact peut conduire à une montée en température importante du projectile et à la vaporisation des métaux et/ou des alliages les plus volatiles) ;
  • d’autre part, à la lixiviation par oxydation naturelle des métaux et leur piégeage sur des phases minérales (de type argile) ou organiques (matière organique) contenu dans le massif pare-balles.

Cette étude pourra être complétée par :

  • d’une part, pour ce site, des essais de traitements alternatifs aux traitements minéralurgiques. Ces essais viseraient à tester leur applicabilité sur site et auraient pour objectif de bloquer le transfert des polluants vers l’environnement ;
  • d’autre part, des essais de traitements physiques appliqués à d’autres sites représentatifs de contextes géographiques et de contextes d’utilisation différents du site investigué dans cette étude.

Partenaire

MINDEF / DID

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34