способ отверждения фильтроперлитных пульп

Формула изобретения

Способ отверждения фильтроперлитных пульп, содержащих радиоактивные отходы, путем включения их в расплавленный битум с последующей отгонкой воды, отличающийся тем, что фитроперлитные пульпы подвергают предварительному измельчению до насыпного веса 0,45 0,6 г/см³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к переработке радиоактивных отходов и может быть использовано при отверждении отходов низкого и среднего уровней активности путем включения их в органические связующие битумы.

Метод битумирования жидких радиоактивных отходов заключается в смещении раствора отходов с расплавленным битумом в аппарате (битуматоре), отгонке воды при 140 160^oC и последующей выгрузке полученного компаунда из аппарата. Указанный метод широко используется в России и за рубежом (Никифоров А.С. и др. Переработка и отверждение радиоактивных отходов АЭС. Атомная энергия, т. 55, вып.6, 1983).

Специфической категорией отходов является пульпа отработавшего фильтроперлита, образующаяся на АЭС с РБМК и радиохимических производствах. Применяемый в ядерной энергетике фильтроперлит (ТУ 21-31-44-82) представляет собой порошок с размером частиц около 80 мкм. Насыпная масса перлита не более 150 кг/м³, а удельная поверхность достигает 2 5 м²/г.

Основными компонентами перлита являются оксид кремния 75% оксид алюминия 17% оксиды натрия и калия 7% а также оксиды ряда металлов.

Наиболее близким к изобретению является способ включения пульп отработавшего фильтроперлита в битумное связующее (Якушев М.Ф. Фомин Ю.К. и Давыдов В. И. Практика бутумирования ЖРО на установках периодического действия. Атомная энергия, т.49, вып.6, 1980, с.370 373).

Недостатком данного метода является ограничение степени наполнения битумного компаунда. Максимальная степень выполнения определяется недопущением получения компаунда с вязкостью более 4,0 Пас (40 Пуаз) при рабочих температурах процесса 140 150^oC. При превышении указанных значений вязкости температура выгрузки компаунда из аппарата, например, при битумировании фильтроперлита, содержащего 15% продуктов коррозии (Fe(OH)₃, Fe₂O₃), и степени наполнения выше 15% будет выше 160^oC. Компаунд в этом случае представляет собой очень густую, практически нетекучую массу. Повышение температуры до 180^oC для таких компаундов незначительно снижает их вязкость (до 2 3 Пас). При увеличении степени наполнения до 20% получается крупинчатая масса, практически не имеющая связки между частицами наполнителя. Таким образом, для того чтобы исключить сильное загустевание компаунда, обеспечить равномерное перемешивание массы и предотвратить сбои в работе битуматора (забивка узла выгрузки, "козел" в аппарате и т.п.) максимальная степень включения фильтроперлита в битум не должна превышать 15%

Задача изобретения состояла в разработке процесса, позволяющего получить компаунд с более высоким содержанием в нем отходов фильтроперлита.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном способе отверждения фильтроперлитных пульп, содержащих радиоактивные отходы, путем включения пульп в расплавленный битум с последующей отгонкой влаги, перед включением в битум пульпы подвергают предварительной механической обработке измельчению. В ходе измельчения насыпной вес фильтроперлита увеличивают с 0,13 до 0,6 г/см³. Обработанный таким образом фильтроперлит затем смешивают с расплавленным битумом и отгоняют влагу. Содержание фильтроперлита в конечном продукте составляет 40 50% Соотношение объемов наполнитель: связующее при битумировании необработанного фильтроперлита составляет примерно 1,35:1. После механической обработки это соотношение увеличивается до величины 1,66:1, что, вероятно, связано с изменением формы зерна фильтроперлита и уменьшением объема закрытых пор. Вследствие этого, степень наполнения компаунда повышается до 40 50%

Увеличение степени наполнения с 10 15 до 40 50% позволяет в 4 5 раз уменьшить объем захораниваемого компаунда, что является основным экономическим эффектом ввиду высокой стоимости хранения, перевозки радиоактивных материалов. Положительным фактором изобретения является и соответствующее снижение расхода связующего (с 9 т до 1,2 1,5 на 1 т фильтроперлита).

Пример 1. Пульпу фильтроперлита подвергали измельчению на механической дробилке до насыпного веса 0,6 г/см³. После этого полученную массу смешивали с расплавленным битумом марки БНД 60/90 из расчета 40% наполнения компаунда по сухому остатку. Смесь нагревалась до 140 150^oC и выдерживалась до полной отгонки воды. Полученный компаунд характеризуется остаточной влажностью менее одного процента и скоростью выщелачивания радионуклидов порядка 10^-5г/см²сут. Эти характеристики полностью отвечают требованиям, предъявляемым к захораниваемым отходам.

Пример 2. Отработанную по примеру 1 пульпу фильтроперлита смешивали с расплавленным битумом из расчета 50% наполнения по сухому остатку. После нагрева до 140 150^oC смесь выдерживалась при этой температуре до полного обезвоживания. Остаточная влажность полученного компаунда составила менее 1% скорость выщелачивания радионуклидов порядка 10^-5г/см²сут.

В таблице представлены возможные варианты осуществления процесса битумирования фильтроперлитных пульп.