DE2705470A1 - Verfahren zum trocknen von borsaeure und/oder boraten enthaltenden loesungskonzentraten - Google Patents
Verfahren zum trocknen von borsaeure und/oder boraten enthaltenden loesungskonzentratenInfo
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Description
Anmelder: BELGONUCLEAIRE S.A.
Rue du Champ de Mars 2 5 Bruxelles (Belgique)
Verfahren zum Trocknen von Borsäure und/oder Boraten enthaltenden Lösungskonzentraten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Bor säure und/oder Borate enthaltenden Lösungskonzentraten
durch Verdampfen dieser Konzentrate nach Zugabe von Kalk.
Borsäure wird allgemeinhin in Kernreaktoren, insbesondere in Wasserdruck-Reaktoren, als Absorptionsmittel für Neutronen
eingesetzt. In der Praxis kann die Steuerung des Reaktionsgrades dieser Reaktoren durch Veränderung des Borsäuregehalts
im Kältemittel erfolgen.
Zur Veränderung des Reaktionsgrads unter Zuhilfenahme von
Borsäure muß daher das Kältemittel gereinigt oder Borsäure in dieses injiziert werden. Die bei der Reinigung anfallende Borsäurelösung wird entweder wiederverwendet oder durch
Verdampfen eingedickt und anschließend unlöslich gemacht. Das Unlöslichmachen ist ein unabdingbarer Aufbereitungs-
schritt, wenn die Konzentrate gelagert werden sollen, da
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' 3.
diese durch radioaktive Substanzen verunreinigt sind.
Die für ähnliche Konzentrate bekannten Verfahren zum Unlöslichmachen
bestehen darin, daß diese Konzentrate mit Zement, Kunststoff oder Bitumen, ggf. nach vorheriger Trocknung des
Konzentrats ummantelt werden. Eine unmittelbare Ummantelung mit Zement oder Kunststoffen kann zu Schwierigkeiten
mit der Homogenität des zu lagernden Produkts führen. Aus diesem Grunde werden die Konzentrate vorzugsweise vor dem
Ummanteln getrocknet.
Die Trocknung von Borsäure enthaltenden Konzentraten ist jedoch nicht einfach. In der Praxis zeigt sich, daß die zum
Trocknen eingesetzten Vorrichtungen leicht durch ein Verbacken der Masse blockiert werden und das getrocknete Produkt
keine zur Ummantelung geeignete Konsistenz, d.h. physikalische Beschaffenheit, aufweist.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Konzentrate beim Trocknen mit Kalk zu versetzen, um das Blockieren der Trocknungsvorrichtungen
zu vermeiden und die Konsistenz des getrockneten Produkts zu verbessern. Kalk wandelt die löslichen
Borate in unlösliche Calciumborate um, wozu jedoch erforderlich ist, sehr hohe Kalkmengen zuzusetzen, was
wiederum eine unverhältnismäßig hohe Steigerung der Menge an Ablagerungsprodukt zur Folge hat.
Außerdem ist der Dekontaminationsgrad des Bors bei der Trocknung nicht sehr hoch. Er liegt im allgemeinen in der
Größenordnung von 1000 bis 3000. Unter Dekontaminationsgrad für Bor wird verstanden das Verhältnis der Borkonzentration
im Konzentrat und im verdampften Wasser.
Durch die Erfindung soll nunmehr ein Verfahren zum Trocknen
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Ή.
von Konzentraten der hier zur Rede stehenden Art geschaffen werden, welches bei gesteigertem Bordekontaminationsfaktor
zu einer verringerten Menge an Lagerungsprodukt führt.
Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß den
Konzentraten ein Oxidationsmittel zugesetzt wird.
Dieses Oxidationsmittel kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens aus Wassserstoffperoxid, einem Permanganat,
einem Chromat und allgemein jedem mit dem Borsäurekonzentrat und Kalk verträglichen Oxidationsmittel bestehen.
Bevorzugt wird Wasserstoffperoxid verwendet, da es sich bei diesem um ein starkes Oxidationsmittel handelt,
welches außer den Sauerstoffatomen in das Konzentrat lediglich Wassermoleküle einführt.
Die zuzugebende Oxidationsmittelmenge wird anhand der auszuführenden
Umsetzreaktion, d.h. der Ausbildung von Peroxyboraten stöcchiometrisch bestimmt. Bei Einsatz von
Wasserstoffperoxyd wird auf jedes im Konzentrat enthaltene Mol Soda ein Mol Wasserstoffperoxyd zugesetzt. In diesem
Zusammenhang sei bemerkt, daß die Borate im allgemeinen in Form von Natriumboraten vorliegen.
Die Zugabe eines Oxidationsmittels hat mehrere Auswirkungen auf die Borsäure und/oder die Borate enthaltenden Konzentrate.
Durch Oxidation des Konzentrats werden die löslichen Borate in unlösliche Peroxyborate übergeführt, wodurch die
Kalkzusatzmenge verringert werden kann. Andererseits neigen die Peroxyborate während der Trocknung nicht zur Polymerisation,
wodurch die Bildung von Agglomeraten vermieden wird. Schließlich sind die Peroxyborate wasserunlöslich und werden
in nur geringen Mengen vom Wasserdampf aufgenommen und mit-
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geführt, so daß der Dekontaminationsfaktor für Bor wesentlich
gesteigert werden und leicht Größenordnungen von 20 000 bis 40 000 erreichen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im nachfolgenden anhand
eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht.
Ein zu trocknendes Borsäurekonzentrat enthält 12 % Borsäure. Nach Neutralisierung mit Ätznatron (kaustische Soda) bis
auf einen pH-Wert zwischen 9 und 10 wird eine 60 % der Borsäuremenge äquivalente Kalkmenge zugesetzt. Dann erfolgt
die Oxidation des Natriumborats zu Peroxyborat durch Zufügen von Η,Ο«. Die zugesetzte molare Wasserstoffperoxydmenge
ist gleich der molaren Menge an in Lösung enthaltenem Ätznatron. Die Trocknung liefert ein trockenes Produkt im
Verhältnis von 1,30 kg Trockenprodukt auf 1 kg Borsäure. Die scheinbare Dichte des geschütteten Produkts liegt bei
0,70, wenn der Gehalt an Rückstandsfeuchtigkeit unter 10 % beträgt. Die tatsächliche^SeseTrockenprodukts liegt in der
Größenordnung von 1,90.
Wenn die gleiche Lösung lediglich mit Kalk behandelt wird, muß 1 kg Kalk pro kg Borsäure zugesetzt werden, was zu einer
Menge von mindestens 1,5 kg Trockenprodukt pro kg Borsäure führt.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ist nicht auf
die vorstehend beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern ganz allgemeinhin auf Trocknungsverfahren anwendbar.
Als Oxidationsmittel braucht nicht unbedingt Wasserstoffperoxyd verwendet zu werden, sondern es läßt sich auch jedes
andere Oxidationsmittel einsetzen. Gleichfalls braucht die Ummantelung nicht notwendigerweise durch Bitumen, sondern
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•δ.
kann auch vermittels Kunstharzen oder anderer Umhüllungsmittel erfolgen. Anstelle von im Betrieb von Kernreaktoren
anfallender Borsäure lassen sich auf gleiche Weise auch alle anderen, Borsäure und/oder Borate enthaltenden Lösungskonzentrate trocknen, die durch einen an sich beliebigen
Schadstoff verunreiniat sind.
- Patentansprüche: -
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Claims (3)
1.)Verfahren zum Trocknen von Borsäure und/oder Borate
enthaltenden Lösungskonzentraten durch Verdampfen dieser Konzentrate nach Zugabe von Kalk, dadurch
gekennzeichnet , daß den Konzentraten ein Oxidationsmittel zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel Wasserstoffperoxyd zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Unlöslichmachen der Konzentrate durch Ummanteln derselben mit Bitumen oder einem anderen
Ununantelungsmittel im Anschluß an das Trocknen erfolgt.
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