способ переработки радиоактивных отходов минераловатных теплоизоляционных материалов аэс

Формула изобретения

Способ переработки радиоактивных отходов минераловатных материалов атомных электростанций, включающий остекловывание отходов путем их плавления с флюсовыми добавками при температуре ниже 1200^oС, отличающийся тем, что в качестве флюса используют FeO в количестве 10 - 25% от массы отходов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области переработки минеральных радиоактивных отходов (РАО) метолом переплавки.

Известен способ переработки отходов минераловатных теплоизоляционных материалов, плавящихся при температуре выше 1200^oC, путем их переплавки с флюсовыми добавками при температуре, не превышающей 1200^oC [1]. Минеральные отходы измельчают до размеров менее 2 мм и плавят с добавками 30 - 42% Na₂C и B₂U₃ в массе переплавляемой смеси с сливом и затвердением расплава для дальнейшего захоронения. По технической сущности и достигаемому эффекту этот способ является ближайшим аналогом к описываемому изобретению и выбран в качестве аналога.

Недостатком данного способа является низкой содержание радиоактивных оксидов в конечном продукте (58 - 70%). Снижение количества обратных добавок для увеличения содержания радиоактивных оксидов приводит к повышению температуры свыше 1200^oC, что недопустимо, так как при этом резко увеличивается унос радиоцезия в газовую среду.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении содержания радиоактивных оксидов в конечном продукте при проведении плавки с температурой процесса не выше 1200^oC.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе переработки радиоактивных отходов минераловатных материалов АЭС, включающем их измельчение, плавку с флюсовыми добавками, содержащим оксиды металлов, предложено в качестве флюсов использовать FeO в количестве 10 - 25% от массы отходов.

По сравнению с известными способами использование в качестве флюсов закиси железа (FeO) в количестве 10 - 25% от массы отходов позволяет довести содержание радиоактивных оксидов в конечном продукте до 80 - 91% при проведении процесса с температурой, не превышающей 1200^oC, что не следует явным образом из достигнутого уровня техники, так как температура плавления минеральной ваты составляет 1350 - 1450^oC, а FeO - 1440^oC.

Способ осуществляется следующим образом. Радиоактивные минераловатные отходы измельчают и смешивают с закисью железа (FeO) в количестве 10 - 25% от массы минераловатных отходов. Затем смесь плавят при температуре 1170 - 1200^oC и получают стекловидный продукт, общее содержание в котором радиоактивных оксидов составляет 80 - 91% мас. При этом происходит сокращение объема радиоактивных отходов (в зависимости от марок теплоизоляционных материалов M - 75 - M - 150 с плотностью от 0,075 до 0,150 г/см³) в 20 - 40 раз.

Примеры конкретного исполнения.

Пример 1. К 1000 г измельченных отходов минеральной ваты M - 100 (38 - 50% SiO₂, 5 - 16% Al₂O₃, 20 - 35% CaO, 4 - 9% MgO, 1 - 10% Fe₂O₃, до 1% серы (сульфаты и сульфиды)) добавляют 100 г FeO и тщательно перемешивают. Плавление проводят в индукционной электропечи при температуре 1200^oC и получают стеклоподобный продукт с плотностью 3,0 г/см³.

Примеры 2 - 5 отличаются от примера 1 соотношением компонентов в расплаве и температурой плавления. Характеристики конечных продуктов приведены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, видно, что при добавке FeO в количестве менее 10% от массы отходов температура плавки превышает 1200^oC, что значительно увеличивает потери радиоцезия в газовую фазу. Добавка FeO в количестве более 25% уже не приводит к дальнейшему снижению температуры процесса, а содержание радиоактивных оксидов в конечном продукте становится менее 80% мас.

По сравнению с ближайшим аналогом предлагаемый способ позволяет повысить содержание радиоактивных оксидов в конечном продукте с 58 - 70% мас. до 80 - 91% мас. без повышения температуры процесса свыше 1200^oC. Предлагаемый способ может осуществляться на промышленных индукционных печах с использованием жаростойких токопроводящих (графитовых, металлических и др.) тиглей, т.е. является промышленно применимым. Его осуществление приведет к сокращению объема захораниваемых отходов в 20 - 40 раз, что имеет важное экологическое значение.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. "Способ и печь для обработки плавких отходов" - EP N 0452176, МКИ: G 21 F 9/14, G 21 F 9/32 от 21.03.91 г., "Изобретение стран мира," 1993 г., вып. 99, N 2.