FR2482357A1 - METHOD AND INSTALLATION FOR SOLIDIFYING RADIO-ACTIVE WASTE - Google Patents
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Abstract
A.L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UNE INSTALLATION POUR SOLIDIFIER DES DECHETS LIQUIDES RADIO-ACTIFS CONTENANT DES SOLIDES DISSOUS ETOU EN SUSPENSION. B.LE PROCEDE CONSISTE A TRAITER 32 DES DECHETS LIQUIDES PAR ADDITION D'AU MOINS UN REACTIF CHIMIQUE POUR REGLER LE PH DU LIQUIDE A UNE VALEUR SUPERIEURE A 7, A CONCENTRER LES SOLIDES NE UTILISANT UN EVAPORATEUR A FILM MINCE 50, A SECHER LE CONCENTRAT DANS UN APPAREIL MELANGEUR COMPORTANT UNE PAROI CHAUFFEE ET UN ROTOR, QUI EST POURVU DE MOYENS MELANGEURS SERVANT A CISAILLER LES DECHETS POUR FORMER LES PARTICULES SECHES ET DE MOYENS POUR FAIRE PROGRESSER LES PARTICULES JUSQU'A UNE SORTIE DE L'APPAREIL MELANGEUR, ET A ASSURER L'ENROBAGE DES PARTICULES SECHES AVEC UNE MATIERE TELLE QUE DU BITUME, DES RESINES SYNTHETIQUES OU DU CIMENT MINERAL. C.APPLICATION AU TRAITEMENT DES DECHETS RADIO-ACTIFS.A. THE INVENTION CONCERNS A METHOD AND A PLANT FOR SOLIDIFYING RADIO-ACTIVE LIQUID WASTE CONTAINING DISSOLVED AND OR SUSPENSIONING SOLIDS. B. THE PROCESS CONSISTS OF TREATING 32 LIQUID WASTE BY ADDING AT LEAST ONE CHEMICAL REAGENT TO ADJUST THE PH OF THE LIQUID TO A VALUE GREATER THAN 7, CONCENTRATING THE SOLIDS NOT USING A THIN FILM EVAPORATOR 50, DRYING THE CONCENTRATE IN A MIXING APPARATUS INCLUDING A HEATED WALL AND A ROTOR, WHICH IS PROVIDED WITH MIXING MEANS FOR SHEARING THE WASTE TO FORM THE DRY PARTICLES AND MEANS FOR ADVANCING THE PARTICLES UP TO THE EXIT OF THE MIXING UNIT, AND A MIXING DEVICE COATING OF DRY PARTICLES WITH A MATERIAL SUCH AS BITUMEN, SYNTHETIC RESINS OR MINERAL CEMENT. C. APPLICATION TO THE TREATMENT OF RADIO-ACTIVE WASTE.
Description
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La présente invention concerne un procédé et une installation pour la The present invention relates to a method and an installation for the
solidification de déchets radioactifs liquides sortant d'équipements nuelé- solidification of liquid radioactive waste coming out of
aires, et elle a trait plus particulièrement à la solidification et à l'enro- areas, and it relates more specifically to solidification and enor-
bage de déchets liquides de radio-activité-de niveau moyen et faible sortant de centrales nucléaires, de laboratoires de recherche nucléaire et d'usines de retraitement. L'invention est notamment applicable à la concentration et à la solidification de déchets liquides de faible niveau, relativement dilués, sortant de réacteurs à eau ordinaire (LWR), tels que des réacteurs à eau medium- and low-level liquid radioactive wastes from nuclear power plants, nuclear research laboratories and reprocessing plants. The invention is particularly applicable to the concentration and solidification of relatively dilute, low-level liquid waste coming out of ordinary water reactors (LWR), such as water reactors.
pressurisée (PWR) et des réacteurs à eau bouillante (BWR). pressurized (PWR) and boiling water reactors (BWR).
On sait concentrer des déchets liquides sortant de réacteurs à eau ordi- It is known to concentrate liquid waste coming out of ordinary water reactors.
naire à un degré limité, puis assurer leur enrobage avec différents types de to a limited degree, then coat them with different types of
matrices, telles que du ciment, du bitume ou des polymères résineux synthé- dies, such as cement, bitumen or synthetic resinous polymers
tiques. Le mélange de déchets et de matrice est ensuite stocké dans des ticks. The mixture of waste and matrix is then stored in
conteneurs. Pour réduire encore la quantité de déchets et le nombre corres- containers. To further reduce the amount of waste and the corresponding number of
pondant de conteneurs de stockage, on a proposé plus récemment de sécher complètement les déchets et d'enrober ainsi un produit sec avec la matière de of storage containers, it has been proposed more recently to completely dry the waste and thus to coat a dry product with the
matrice. Les techniques utilisées et mises au point en vue d'obtenir un pro- matrix. The techniques used and developed with a view to obtaining a
duit sec avant l' enrobage sont désignées d'une façon générale par l'expression dried before coating are generally referred to by the expression
"réduction de volume"."volume reduction".
Dans la présente description, les termes "déchets séchas" et "produit sec" In the present description, the terms "dry waste" and "dry product"
désignent des déchets solides qui ne contiennent essentiellement pas d'eau designate solid wastes that are essentially free of water
libre. De l'eau combinée, telle que de l'eau d'hydratation ou de cristalli- free. Combined water, such as water of hydration or crystallization
sation, peut exister.can exist.
A cause des difficultés rencontrées avec la réduction de volume, comme cela va être précisé dans la suite, un grand nombre des installations connues de traitement de déchets assure encore l'enrobage d'une certaine forme de concentrats liquides. Cette pratique conduit à l'utilisation d'un grand Because of the difficulties encountered with the reduction of volume, as will be specified in the following, a large number of known waste treatment facilities still provides the coating of some form of liquid concentrates. This practice leads to the use of a large
nombre de tonneaux de-stockage de déchets qui doivent Etre stockés tempo- number of waste storage barrels that must be stored temporarily
rairement sur le sol, puis rejetés de façon permanente, soit dans la mer, soit on the ground, then released permanently, either into the sea or
dans les cavités du sol.in the cavities of the soil.
Une réduction de volume efficace peut se traduire par des économies considérables, à la fois en argent et en main d'oeuvre, pour un certain nombre de raisons. La quantité de matrice qui est nécessaire pour enrober ou encapsuler une quantité donnée de déchets est réduite quand les déchets se présentent sous une forme solide et sèche. De même, la quantité de déchets qu'on peut placer dans chaque conteneur est augmentée, de sorte que le nombre de conteneurs nécessaires est également réduit. L'enrobage par matrice ou la mise en place des déchets dans des conteneurs sont considérés An effective volume reduction can result in considerable savings, both in money and labor, for a number of reasons. The amount of matrix that is needed to coat or encapsulate a given amount of waste is reduced when the waste is in a solid, dry form. Similarly, the amount of waste that can be placed in each container is increased, so that the number of containers needed is also reduced. Matrix coating or placement of waste in containers is considered
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comme un moyen d'enveloppement des déchets dans une envoloppe protectrice. as a means of wrapping waste in a protective envelope.
On peut considérer que le volume final de déchets enveloppés à partir d'ef- It can be considered that the final volume of waste enveloped from ef-
fluents de faible niveau sortant de centrales nucléaires peut être réduit d'un facteur au moins égal à 5 à 15 par des techniques de réduction de volume. Une diminution du nombre de conteneurs de stockage produit-une réduc- tion correspondante des capacités des dispositifs auxiliaires nécessaires pour Low level fluents leaving nuclear power plants can be reduced by a factor of at least 5 to 15 by volume reduction techniques. A decrease in the number of storage containers produces a corresponding reduction in the capacities of the auxiliary devices needed to
effectuer un stockage intermédiaire, une manutention des conteneurs, un trans- intermediate storage, container handling, trans-
port des conteneurs et une décharge finale, et il est également possible de containers and a final discharge, and it is also possible to
réduire en correspondance la main-d'oeuvre nécessaire dans toutes ces opéra- to reduce the necessary manpower in all these operations.
tions.tions.
Un autre avantage de la réduction de volume consiste en ce qu'elle amé- Another advantage of volume reduction is that it improves
liore la sécurité de manutention et de décharge des déchets. Puisque de plus improve the safety of handling and discharging waste. Since more
petites quantités de déchets peuvent être manutentionnées, stockées, trans- small quantities of waste can be handled, stored, trans-
portées et finalement déchargées de façon permanente, on obtient une diminution correspondante des risques pour le personnel et une augmentation correspondante de la durée de service des équipements. La sécurité pour l'environnement est améliorée à la fois-par le plus petit nombre de conteneurs de déchets et. par le fait qu'on évite tout danger résultant de la décharge d'une fraction d'eau permanently loaded and finally discharged, a corresponding reduction in the risks for the personnel and a corresponding increase in the service life of the equipment are obtained. The safety for the environment is improved both by the smaller number of waste containers and. in that it avoids any danger resulting from the discharge of a fraction of water
contenant des ions radioactifs.containing radioactive ions.
Malgré les avantages connus de la réduction de volume, on a rencontré un certain nombre de difficultés pour mettre au point une technique efficace de Despite the known benefits of volume reduction, there have been a number of difficulties in developing an effective technique for
réduction de volume. Des tentatives ont été faites pour utiliser desvapo- volume reduction. Attempts have been made to use
rateurs à film mince comme appareils de séchage dans des systèmes de réduction thin-film processors as drying apparatus in reduction systems
de volume. Cependant, avant d'atteindre un état sec, un concentrat de dé- of volume. However, before reaching a dry state, a concentrate of
chets devient une pâte lourde pour-des teneurs en solides supérieures à 60 % en poids. Cette pâte sèche relativement lentement sous forme d'un film et, pour atteindre le degré nécessaire de siccité dans un évaporateur à film mince, on établit un vide tout en-faisant avancer la matière à une vitesse relativement lente le long de la surface chauffée. De telles installations nécessitent par conséquent des équipements auxiliaires coûteux pour créer le vide et l'évaporateur ne fonctionne pas à un rendement élevé du fait que la vitesse d'avance est limitée par la vitesse de séchage du film. En outre, la vitesse d'avance doit être contrôlée avec précision et réglée de manière qu'un waste becomes a heavy paste for solids contents greater than 60% by weight. This slurry dries relatively slowly in the form of a film and, to achieve the necessary degree of dryness in a thin-film evaporator, a vacuum is established while the material is advanced at a relatively slow rate along the heated surface. Such installations therefore require expensive ancillary equipment to create the vacuum and the evaporator does not operate at a high efficiency because the feed rate is limited by the drying rate of the film. In addition, the feed rate must be precisely controlled and adjusted in such a way that
séchage se produise à la sortie de l'évaporateur ou très près de cette zone. drying occurs at the outlet of the evaporator or very close to this area.
Un séchage prématuré-provoque une obstruction des passages de transport et un Premature drying causes clogging of the transport passages and
coincement du rotor de l'évaporateur. Malgré ce contrôle, il se produit fré- jamming of the evaporator rotor. Despite this control, it occurs frequently
quemment une obstruction au bout de périodes de fonctionnement relativement courtes du fait de l'accumulation graduelle de couches durcies de concentrat obstruction at the end of relatively short operating periods due to the gradual accumulation of hardened concentrate layers
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sur la surface de la paroi chauffée, cette condition étant aggravée-par la vitesse lente d'avancement de la matière. En conséquence, un tel équipement fonctionne bien plus efficacement comme un dispositif de concentration que on the surface of the heated wall, this condition being aggravated by the slow speed of advancement of the material. As a result, such equipment works much more effectively as a concentrator than
comme un dispositif de séchage.as a drying device.
D'autres types -de sécheurs ont été également proposés pour être utilisés Other types of dryers have also been proposed for use
dans des systèmes de réduction de volume, tels que des sécheurs à pulvéri- in volume reduction systems, such as spray dryers.
sation et des sécheurs à tambour. Des sécheurs de ce type créent de grandes drum dryers. Dryers of this type create large
quantités de particules de poussières qui sont difficiles à enlever. des cou- quantities of dust particles that are difficult to remove. some
rants gazeux sortants et qui peuvent rapidement provoquer une errosion ou un grippage des équipements de traitement de gaz. Des sécheurs à pulvérisation gaseous gases that can quickly cause errosion or seizure of gas processing equipment. Spray dryers
présentent en outre un inconvénient du fait que des solides- peuvent s'accu- Moreover, there is a disadvantage that solids can accumulate
muler dans et autour des buses de pulvérisation -et provoquer leur blocage. emerge in and around the spray nozzles-and cause them to become blocked.
Des sécheurs à tambour présentent en outre un inconvénient du fait que les couches sèches formées sur le tambour chauffé peuvent être difficiles à Drum dryers further have the disadvantage that the dry layers formed on the heated drum can be difficult to
enlever par raclage ou autrement.remove by scraping or otherwise.
Bien que certains des problèmes définis ci-dessus puissent être résolus- Although some of the problems identified above can be solved
par un séchage incomplet du concentrat, une teneur en-humidité assez forte des déchets conduit à des difficultés en ce qui concerne les caractéristiques du produit enrobé ou encapsulé. La présence d'eau dans la fraction radioactive rend difficile le contrôle de la qualité du produit final formé par les déchets by incomplete drying of the concentrate, a fairly high moisture content of the waste leads to difficulties with respect to the characteristics of the coated or encapsulated product. The presence of water in the radioactive fraction makes it difficult to control the quality of the final product formed by the waste
et la matrice. En d'autres termes, la quantité de ciment à utiliser pour éta- and the matrix. In other words, the amount of cement to be used for
blir la composition finale dépend de la teneur totale en eau du mélange de déchets et de matrice et la quantité d'eau se trouvant dans la concentrat humide ou dans les solides partiellement sèches peut fluctuer de sorte qu'il est difficile de la contrôler avec un degré de précision approprié. Il en résulte que les procédés connus adoptés en pratique ont souvent conduit à l'existence d'une quantité d'eau, soit trop forte, soit trop faible, dans le the final composition depends on the total water content of the waste and matrix mixture and the amount of water in the wet concentrate or partially dry solids can fluctuate so that it is difficult to control with a appropriate degree of precision. As a result, the known methods adopted in practice have often led to the existence of a quantity of water, either too high or too low, in the
produit enrobé ou encapsulé. L'eau a une influence également extrêmement per- coated or encapsulated product. Water also has an extremely strong influence
turbatrice dans une- matrice de bitume, du fait que cette matrice doit être chauffée et que la matrice chauffée produit une formation de vapeur d'eau qui turbulator in a matrix of bitumen, since this matrix must be heated and the heated matrix produces a formation of water vapor which
gêne le processus d'enrobage. De l'eau exerce également une influence pertur- hinders the coating process. Water also has a disruptive influence
batrice sur la plupart des matrices de polymères résineux du.fait qu'elle entrave la réaction de polymérisation. Pour ces raisons, la présence d'eau dans la fraction de déchets donne un produit ayant une mauvaise résistance à l'eau (du fait de la présence d'ions radioactifs non-fixés>, une mauvaise Most matrices of resinous polymers have the effect of inhibiting the polymerization reaction. For these reasons, the presence of water in the waste fraction gives a product having poor water resistance (due to the presence of non-fixed radioactive ions), a bad
résistance chimique et une intégrité structurale incorrecte (résistance méca- chemical resistance and incorrect structural integrity (mechanical resistance
nique). La présente invention permet de remédier aux inconvénients des réalisations nic). The present invention makes it possible to remedy the drawbacks of the embodiments
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connues et de produire des particules de déchets solides bien sèches avec un rendement élevé. Les particules peuvent ttre enrobées d'une matrice de haute intégrité. La composition chimique des déchets sortants- à solidifier varie en fonction deleur origine. Les déchets sont soumis à un traitement chimique pour régler le pH dans une gamme de base (correspondant à une valeur supérieure à 7,0). Les effluents liquides sont soumis à un traitement chimique afin d'ajuster le pH dans la gamme basique (au-delà de 7,0) et/ou pour former des composés chimiques insolubles par une cristallisation et/ou une précipitation de déchets solides qui peuvent ttre, soit en suspension, soit dissous dans les déchets liquides. Si l'effluent sort d'un réacteur à eau pressurisée (PWR) , il contient habituellement de l'acide borique et la chaux constitue le réactif chimique préféré pour régler le pH et rendre les solides-de tels effluents moins solubles... On peut cependant également utiliser d'autres hydroxydes métalliques, tels que les hydroxydes d'autres métaux alcalino- terreux. Si l'effluent sort d'un réacteur à eau bouillante (BWR), il contient habituellement des sulfates et le réactif chimique préféré est le nitrate de baryum. D'autres effluents pouvant être traités par le procédé selon l'invention sont ceux qui sortent des conduits de récolte des drains de -laboratoires et d'autres complexes industriels nucléaires et, également, d'autres types- d'équipements de réacteurs nucléaires, tels que des déchets liquides, de réactivité de niveau faible et moyen, sortant known and produce dry solid waste particles with high efficiency. The particles can be coated with a matrix of high integrity. The chemical composition of the outgoing waste to be solidified varies according to its origin. The waste is chemically treated to adjust the pH to a base range (greater than 7.0). The liquid effluents are chemically treated in order to adjust the pH in the basic range (beyond 7.0) and / or to form insoluble chemical compounds by crystallization and / or precipitation of solid wastes which can be suspended or dissolved in liquid waste. If the effluent comes out of a pressurized water reactor (PWR), it usually contains boric acid and lime is the preferred chemical reagent to adjust the pH and make the solids-such effluents less soluble ... however, it is also possible to use other metal hydroxides, such as the hydroxides of other alkaline earth metals. If the effluent comes out of a boiling water reactor (BWR), it usually contains sulphates and the preferred chemical reagent is barium nitrate. Other effluents that can be treated by the process according to the invention are those leaving the harvesting ducts of laboratory drains and other industrial nuclear complexes and also other types of nuclear reactor equipment, such as liquid waste, low and medium level reactivity, outgoing
d'installations de retraitement de combustible usé. spent fuel reprocessing facilities.
De nombreux effluents sont d'abord soumis au moins à un certain degré de concentration initiale dans le système de traitement de déchets, par exemple dans un évaporateur de grande capacité, avant d'être transférés, en vue d'un - stockage intermédiaire, dans un réservoir de retenue. Le liquide se trouvant Many effluents are first subjected to at least some degree of initial concentration in the waste treatment system, for example in a large capacity evaporator, before being transferred for intermediate storage into a holding tank. The liquid lying
dans ce réservoir peut contenir des solides dissous et/ou en suspension inter- in this tank may contain dissolved solids and / or
venant en quantités comprises entre 10 et 25 X en poids. Un traitement chimique de ces déchets du réservoir de retenue peut être effectué -soit dans un récipient mélangeur dans lequel on introduit le réactif chimique, soit par l'introduction du réactif chimique directement dans le dispositif spécial de séchage décrit ci-dessoui. On ajoute une quantité suffisante de réactif pour faire monter le pH au-dessus de 7,0, de préférence dans la gamme comprise entre 10 et 12. Ce réactif est introduit à l'état de solution aqueuse ou à l'état sec. Le réactif chimique sélectionné doit fixer les ions radioactifs sous forme d'une masse solide lors du séchage et il produit de préférence dessels insolubles pouvant précipiter à partir d'une solution sous la forme de solides en suspension,-soit immédiatement, soit lors d'une concentration supplémentaire des déchets. En outre, les déchets solides séchés doivent être compatibles avec la matière de in amounts of between 10 and 25% by weight. Chemical treatment of this waste from the holding tank can be carried out either in a mixing vessel into which the chemical reagent is introduced, or by introducing the chemical reagent directly into the special drying device described below. A sufficient amount of reagent is added to raise the pH above 7.0, preferably in the range 10 to 12. This reagent is introduced as an aqueous solution or as a dry state. The selected chemical reagent must fix the radioactive ions in the form of a solid mass during drying and preferably produces insoluble desels which can precipitate from a solution in the form of suspended solids, either immediately or when additional concentration of waste. In addition, dried solid waste must be compatible with the
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la matrice et former un produit enrobé ou encapsulé qui possède une bonne résistance mécanique et une grande résistance chimique et qui constitue un mélange solide essentiellement non-lessivable. Lorsque le réactif est de là chaux, il est de préférence ajouté en quantité comprise entre 30 et 100 % en poids par rapport à la quantité totale de solides existant dans l'effluent. Lorsque le réactif est constitué par du nitrate de baryum, il est de préférence ajouté en quantité comprise entre 20 et 50 % du poids total de solides. Si le réactif est introduit dans un réservoir de mélange sépare, l'effluent à traiter sera de préférence mélangé pendant approximativement 30 à 60 ', on effectue de préférence l'agitation des déchets liquides pendant environ 30 à 60 minutes pour the matrix and form a coated or encapsulated product which has good mechanical strength and chemical resistance and is a substantially non-leachable solid mixture. When the reagent is from lime, it is preferably added in an amount of between 30 and 100% by weight relative to the total amount of solids existing in the effluent. When the reagent is constituted by barium nitrate, it is preferably added in an amount of between 20 and 50% of the total weight of solids. If the reagent is introduced into a separate mixing tank, the effluent to be treated will preferably be mixed for approximately 30 to 60 minutes, the agitation of the liquid waste is preferably carried out for about 30 to 60 minutes.
assurer un mélange intime du réactif chimique avec les déchets liquides. ensure an intimate mixture of the chemical reagent with the liquid waste.
Ce temps de retenue, nécessaire pour mélanger les-réactifs, est éliminé lorsque le réactif chimique est introduit directement dans le dispositif spécial de séchage. Soit avant ou après ce traitement chimique, on transfère les déchets dans un concentrateur qui est de préférence du typé évaporateur à film mince et qui peut avoir une configuration verticale ou horizontale. Des évaporateurs de ce type comportent des aubes ou des pales qui sont fixées sur un rotor tournant à une vitesse relativement élevée, de l'ordre de 400 à 1000 tr/mn. Du fait de cette vitesse de rotation, la force centrifuge exercée sur les déchets par les aubes produit un film relativement mince sur une paroi opposée qui est chauffée de façon à faire vaporiser l'humidité contenue dans le film. Bien que les températures de la paroi puissent varier dans une large plage, elles sont de préférence comprises entre 150 et 3000C. Ces évaporateurs fonctionnent le plus efficacement avec une concentration de sortie comprise entre 30 et 70% en poids de solides, de préférence entre 40 et 60 % en poids. Le liquide retenu dans de This holding time, necessary for mixing the reagents, is eliminated when the chemical reagent is introduced directly into the special drying device. Either before or after this chemical treatment, the waste is transferred to a concentrator which is preferably of the thin film evaporator type and which may have a vertical or horizontal configuration. Evaporators of this type include vanes or blades which are fixed on a rotor rotating at a relatively high speed, of the order of 400 to 1000 rpm. Because of this speed of rotation, the centrifugal force exerted on the waste by the blades produces a relatively thin film on an opposite wall which is heated so as to vaporize the moisture contained in the film. Although the wall temperatures can vary over a wide range, they are preferably between 150 and 3000C. These evaporators operate most efficiently with an outlet concentration of between 30 and 70% by weight solids, preferably between 40 and 60% by weight. The liquid retained in
tels concentrats permet au rotor de fonctionner à sa vitesse optimale, d'opti- Such concentrates allow the rotor to operate at its optimum speed, optimizing
miser le débit sortant de concentrat et d'éviter un séchage du film de concentrat à des niveaux qui pourraient produire une obstruction des passages de décharge bet concentrate outflow and avoid drying the concentrate film at levels that could cause obstruction of the discharge passages
et un grippage du rotor.and a seizure of the rotor.
Après la concentration des déchets-liquides dans l'évaporateur, le concentrat résultant est transféré dans un dispositif spécial de séchage qui est composé d'un appareil mélangeur comportant une paroi chauffée etun rotor muni'de pales robustes destinées à brasser un concentrat lourd et, également, à faire avancer efficacement ce concentrat et la matière sèche résultante. Du fait que l'énergie à fournir pour remplir ces fonctions à chaque révolution du rotor est After the concentration of liquid waste in the evaporator, the resulting concentrate is transferred to a special drying device which is composed of a mixing apparatus comprising a heated wall and a rotor provided with robust blades for stirring a heavy concentrate and, also, to effectively advance this concentrate and the resulting dry matter. Since the energy to be supplied to fulfill these functions at each revolution of the rotor is
bien supérieure à l'énergie alimentant un évaporateur à film mince, on fait tour- much better than the energy supplying a thin-film evaporator,
ner le rotor du mélangeur à une vitesse assez lente, qui est généralement the mixer rotor at a slow speed, which is usually
comprise entre 25 et 75 tr/mn, et qui est de préférence de 40 à 50 tr/mn. between 25 and 75 rpm, and which is preferably 40 to 50 rpm.
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Dans le mélangeur/sécheur, le concentrat est chauffé à une température supé- In the mixer / dryer, the concentrate is heated to a higher temperature
rieure à 1000C, de préférence comprise entre 150 et 3000C. A ces températures et pour des concentrations de solides supérieures à environ 50 %, le concentrat less than 1000C, preferably between 150 and 3000C. At these temperatures and for solids concentrations greater than about 50%, the concentrate
forme une couche durcie ou une croûte sur les surfaces chauffées et la résis- forms a hardened layer or crust on the heated surfaces and resists
tance mécanique des pales ainsi que la vitesse de rotation du rotor sont mechanical speed of the blades as well as the rotational speed of the rotor are
choisies de manièreque cette crotte-puisse être brisée sous forme de parti- chosen so that this poop-can be broken in the form of
cules et soit séchée sans provoquer un grippage du rotor ou une obstruction des passages de transport. Le système comprend également un ou plusieurs éléments hélicotdaux qui sont portés par le rotor de façon à faire avancer efficacement le concentrat et les particules sèches résultantes. L'élément hélico dal peut être constitué par une aube ou une pale, inclinée par rapport à l'axe du rotor de façon à. produire une poussée axiale efficace en direction de la sortie du cules and is dried without causing seizure of the rotor or obstruction of the transport passages. The system also includes one or more helical elements that are carried by the rotor to effectively advance the concentrate and resulting dry particles. The helical element may be constituted by a blade or a blade, inclined relative to the axis of the rotor so as to. produce an effective axial thrust towards the exit of the
mélangeur. L'appareil mélangeur peut, en outre, comprendre des moyens d'auto- mixer. The mixing apparatus may further comprise means for self-cleaning.
nettoyage pour enlever le concentrat durci des éléments internes du mélangeur. cleaning to remove the hardened concentrate from the internal mixer elements.
En assurant la décharge du concentrat hors de l'évaporateur à film mince avant qu'il atteigne une condition o il est lourd et difficile à travailler, By discharging the concentrate from the thin film evaporator before it reaches a condition where it is heavy and difficult to work,
on peut obtenir de bien plus grands débits de production avec l'appareil. much higher production rates can be achieved with the device.
Ainsi, le concentrat lourd est séché dans un appareil mélangeur chauffé ayant une conception structurale robuste permettant d'effectuer un brassage vigoureux Thus, the heavy concentrate is dried in a heated mixer apparatus having a robust structural design for vigorous stirring
et d'exercer une action efficace de cisaillement pour obtenir des débits élevés. and to exert an effective shearing action to obtain high flows.
En outre, les éléments de mélange et d'avancement coopèrent l'un avec l'autre, ainsi qu'avec des surfaces stationnaires et deautres éléments en vue d'exercer une action.d'auto-nettoyage, de sorte que les couches durcies de solides sont cisaillées, détachées et broyées afin d'empêcher une accumulation de dépôts sur lesdits éléments et surfaces et de former un produit pulvérulent et fin. Le mélangeur est par conséquent utilisé à la fois pour un séchage du In addition, the mixing and advancing elements cooperate with each other, as well as with stationary surfaces and other elements in order to exert a self-cleaning action, so that the hardened layers solids are sheared, detached and milled to prevent build up of deposits on said elements and surfaces and form a powdery and fine product. The mixer is therefore used both for drying the
concentrat et pour une désagrégation des couches durcies de concentrat séché. concentrate and for a disintegration of the hardened layers of dried concentrate.
Des mélangeurs disponibles dans le commerce et ayant des dimensions relativement Mixers available commercially and having relatively large dimensions
petites sont capables de remplir efficacement les fonctions précitées et d'ef- are able to perform the above functions efficiently and effectively.
fectuer le processus de séchage avec un rendement optimal. La capacité ther- perform the drying process with optimal performance. The thermal capacity
mique et la longueur du mélangeur sont choisies de manière que les déchets solides séchés arrivent à la sortie du mélangeur sous la forme d'une poudre librement fluable. Il en résulte que la présente invention permet d'exploiter de façon optimale les caractéristiques de fonctionnement d'un-évaporateur à film mince et d'un mélangeur chauffé pour former à la sortie des déchets séchés The length and length of the mixer are chosen so that the dried solid waste arrives at the blender outlet in the form of a freely flowable powder. As a result, the present invention optimally exploits the operating characteristics of a thin-film evaporator and a heated mixer to form dried waste at the outlet.
dans des conditions optimales.in optimal conditions.
L'expression "'évaporateur à film mince" se rapporte également à un équi- The term "thin-film evaporator" also refers to an equi-
pement de séchage qui peut être utilisé comme un concentrateur, à condition drying equipment which can be used as a concentrator, provided that
7 X - 2482357X - 2482357
qu'un film relativement mince soit déposé sur les surfaces chauffées et qu'on ne laisse pas le film sécher mais qu'il soit enlevé avant que la teneur en humidité ait diminué en dessous de 30 %. Le concentrateur- à film mince peut a relatively thin film is deposited on the heated surfaces and the film is not allowed to dry but is removed before the moisture content has decreased below 30%. The thin film concentrator can
être du type horizontal ou vertical. L'épaisseur-préférée du film-de concen- be of the horizontal or vertical type. The preferred thickness of the film-concentration
trat dans l'évaporateur est comprise entre 0,5 et 5 mm, de préférence entre in the evaporator is between 0.5 and 5 mm, preferably between
1 et 3 mm. -1 and 3 mm. -
La vapeur d'humidité produite à la fois dans la section de concentration de l'évaporateur et dans la section de séchage du -mélangeur passe dans un appareil séparateur qui a pour fonction d'enlever les solides entraInds et d'arrêter les gouttelettes de liquide. Bien que le séparateur puisse être indépendant de l'évaporateur ou du mélangeur/sécheur, l'évaporateur comprend, de préférence, un étage intégré de séparation de particules et de la vapeur provenant du mélangeur/sécheur est recyclée vers l'évaporateur o elle traverse The moisture vapor produced both in the evaporator concentration section and in the blender drying section passes into a separator apparatus which functions to remove entrained solids and to stop the liquid droplets. . Although the separator may be independent of the evaporator or mixer / dryer, the evaporator preferably comprises an integrated particle separation stage and steam from the mixer / dryer is recycled to the evaporator where it passes through.
le séparateur intégré en même temps que la vapeur d'évaporateur. Après enlè- the integrated separator at the same time as the evaporator vapor. After
vement des particules, le courant de vapeur sortant en tête, et qui peut dga- particulate matter, with the vapor stream emerging at the top, and which may
Iement contenir des gaz non-condensables, est canalisé vers un système de traitement gazeux auxiliaire de conception classique. Dans ce système, la It contains noncondensable gases and is channeled to an auxiliary gaseous treatment system of conventional design. In this system, the
partie condensable est refroidie pour produire un condensat et-les gaz non- condensable part is cooled to produce condensate and non-condensing gases
condensables sont filtrés et déchargés vers un système de ventilation contrOôlée. condensables are filtered and discharged to a controlled ventilation system.
Les particules sèches contenues dans le produit déchargé du mélangeur/sécheur peuvent être ensuite stockées dans un conteneur, tel qu'un tonneau d'acier, ou bien elles sont d'abord mélangées avec une matière de matrice destinée à enrober les particules sèches. L'action d'enrobage ou d'encapsulage produit, en fait, une double enveloppe pour les solides radioactifs, la première enveloppe étant constituée de la matière de matrice solidifiée, tandis que la seconde enveloppe est constituée par le conteneur destiné à recevoir le mélange de déchets et de matrice avant la solidification de matrice. Cependant, il est évident qu'une seule enveloppe constituée, soit par la matière de matrice, soit par le conteneur peut être suffisante, en fonction des règlements de manutention et de stockage The dry particles contained in the discharged product of the mixer / dryer can then be stored in a container, such as a steel barrel, or they are first mixed with a matrix material for coating the dry particles. The coating or encapsulating action produces, in fact, a double envelope for the radioactive solids, the first envelope consisting of the solidified matrix material, while the second envelope is constituted by the container intended to receive the mixture. of waste and matrix before matrix solidification. However, it is obvious that a single envelope consisting of either the matrix material or the container may be sufficient, depending on the handling and storage regulations.
qui sont établis par les autorités appropriées. established by the appropriate authorities.
Le mélange de la poudre de déchets secs avec la matrice d'enrobage ou d'en- Mixing the dry waste powder with the coating or coating matrix
capsulage peut ttre effectué, soit d'une manière discontinue (charge par charge), soit d'une manière continue. Pour un mélange charge par charge, un mélangeur séparé reçoit une quantité dosée de particules de déchets secs et une quantité dosée de matière de matrice, le mélange étant soumis à une agitation jusqu'à ce qu'on obtienne une masse essentiellement homogène. Pour une opération continue d'enrobage, on peut utiliser un mélangeur séparé du type continu à la place du mélangeur discontinu opérant charge par charge. Cependant, une caractéristique importante de la présente invention consiste en ce que la dernière partie, ou partie d'aval, du mélangeur/sécheur peut être utilisée sous la forme d'un étage intégré de mélange pour assurer d'ne manière continue l'enrobage des particules de déchets secs dans une matrice d'enveloppement. Dans ce but, la chemise chauffée entourant la paroi du sécheur est divisée en deux parties Capping can be done either in a discontinuous manner (charge per charge) or continuously. For charge-fed mixing, a separate mixer receives a metered amount of dry waste particles and a metered amount of matrix material, the mixture being agitated until a substantially homogeneous mass is obtained. For a continuous coating operation, a separate continuous type mixer may be used in place of the charge-per-batch batch mixer. However, an important feature of the present invention is that the last part, or downstream part, of the mixer / dryer can be used in the form of an integrated mixing stage to ensure continuous coating dry waste particles in a wrapping matrix. For this purpose, the heated jacket surrounding the wall of the dryer is divided into two parts
ou chemises, la chemises d'amont assurant un échauffement normal sur environ - or shirts, the upstream shirts providing a normal warm-up on about -
à 70 % de la'longueur du mélangeur/sécheur. La chemise d'aval entoure une at 70% of the length of the mixer / dryer. The down jacket surrounds a
partie de mélange de matrice. Dans la suite de la description, un mélangeur part of the matrix mixture. In the rest of the description, a mixer
chauffé ne comportant pas une partie de mélange de matrice sera appelé un "sécheur", tandis que la partie chauffée d'amont d'un mélangeur comportant une a portion of the matrix mixture will be called a "dryer", while the heated upstream portion of a mixer
partie intégrée de mélange de matrice sera appelée "partie de séchage". integrated part of matrix mix will be called "drying part".
La partie de mélange de matrice peut être chauffée juste du degré néces- The matrix mixing part can be heated just of the required degree.
saire pour l'incorporation des déchets solides à une matrice de bitume. A cet égard, la partie de mélange de matrice peut être refroidie au lieu d'être chauffée de manière à contrôler la température de copolymérisation d'une matrice de polymère résineux, suivant ce qui peut être approprié pour améliorer les caractéristiques du produit enrobé final. L'incorporation des déchets à du for the incorporation of solid waste into a bitumen matrix. In this regard, the matrix blend portion may be cooled instead of heated to control the copolymerization temperature of a resinous polymer matrix, as may be appropriate to improve the characteristics of the final coated product. The incorporation of waste into
ciment peut habituellement être faite à la température ambiante ou en dessous. Cement can usually be made at room temperature or below.
Du fait de la nature pratiquement exempte d'humidité des particules sèches sortant du sécheur ou de la partie de séchage, il est possible d'enrober un fort pourcentage de particules de déchets secs avec la matière de matrice pour former un produit final enrobé. Le pourcentage en poids des déchets solides Due to the substantially moisture-free nature of dry particles exiting the dryer or drying portion, it is possible to coat a high percentage of dry waste particles with the matrix material to form a coated end product. Percentage by weight of solid waste
par rapport au mélange total est compris de préférence entre 40 et 70 %, et il- relative to the total mixture is preferably between 40 and 70%, and
peut atteindre une valeur élevée de l'ordre de 75 %, sans altération des carac- can reach a high value of around 75%, without altering the characteris-
téristiques du produit enrobé.characteristics of the coated product.
On peut utiliser comme matrice d'enrobage, permettant d'assurer l'enrobage des forts pourcentages précités de solides, un certain nombre de matières différentes, notamment du bitume, des polymères résineux et du ciment. Le A number of different materials, in particular bitumen, resinous polymers and cement, can be used as coating matrix for coating the aforementioned high percentages of solids. The
bitume a, de préférence, un point de pénétration compris entre 40 et 50. bitumen has preferably a penetration point of between 40 and 50.
Comme polymères résineux, il est préférable d'utiliser des résines de polyes- As resinous polymers, it is preferable to use polyester resins
ters thermodurcissables. D'une manière-très avantageuse, on peut utiliser des résines thermodurcissables formées par des réactions de polymérisation de monomères de glycol non-saturés tels que du propylène glycol avec de l'acide thermosetting. In a very advantageous manner, thermosetting resins formed by polymerization reactions of unsaturated glycol monomers such as propylene glycol with acid can be used.
orthophtalique et un monomère vinylique tel que du styrène. orthophthalic and a vinyl monomer such as styrene.
On estime que la matière de matrice qui est la plus économique, en consi- It is estimated that the matrix material which is the most economical, considering
dérant la quantité incorporée par mètre cube de déchets secs, est du ciment, dont le coût est inférieur à celui du bitume d'un facteur approximativement the amount incorporated per cubic meter of dry waste, is cement, the cost of which is less than that of bitumen
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égal à 2, et est inférieur à celui de polymères résineux synthétiques d'un facteur compris entre environ 10 et 15. Le ciment offre égalemeritl'avantage de permettre de réaliser l'enrobage de solides à la température ambiante. Le of 2, and is less than that of synthetic resinous polymers by a factor of between about 10 and 15. The cement also offers the advantage of allowing the coating of solids at room temperature. The
ciment préféré contient une forte teneur en alumine. Preferred cement contains a high alumina content.
A la différence des pratiques courantes, les particules de déchets solides intervenant dans le procédé selon l'invention se trouvent à l'état sec Unlike current practices, the solid waste particles involved in the process according to the invention are in the dry state
lorsqu'elles sont mélangées avec le ciment minéral et l'eau. Un tel mode opé- when mixed with mineral cement and water. Such a mode
ratoire permet d'obtenir un produit de qualités bien supérieures par comparai- a product of much higher quality by comparison.
son au cas o une partie de l'eau est fournie par les déchets. Les proportions if some of the water is supplied by the waste. Proportions
relatives du ciment et de l'eau ajoutés peuvent varier dans une plage relati- cement and water added may vary within a relative range of
vement large sans affectation notable des qualités supérieures de ce produit. wide effect without any significant affect on the superior qualities of this product.
Les techniques..de réduction de volume connus selon l'état de la technique Volume reduction techniques known according to the state of the art
donnaient en effet lieu à des boues qui contenaient un pourcentage relative- in fact resulted in sludge which contained a relative percentage
ment élevé d'eau. Pendant la phase d'enrobage on tenait compte de cette eau lorsqu'on ajoutait le ciment. Etant donné toutefois que la quantité d'eau contenue dans les boues est variable et inconnue, il était difficile de contrôler suivant les procédés de l'état technique la qualité du produit enrobé et la quantité de ciment à ajouter à cette boue. C'est pour cette raison que l'enrobage ne fixait pas tous les ions radi0actifs contenus dans e1 effluents, ce qui a donné lieu à une libération de ces ions pendant la manipulation ou high water level. During the coating phase this water was taken into account when the cement was added. Since, however, the amount of water contained in the sludge is variable and unknown, it was difficult to control by the processes of the technical state the quality of the coated product and the amount of cement to be added to this sludge. For this reason, the coating did not fix all the radioactive ions contained in this effluent, which gave rise to a release of these ions during handling or
le stockage des produits enrobés.storage of coated products.
Suivant l'invention on peut ajouter l'eau aux déchets séchés, soit avoir le ciment sous la forme d'une boue prêmélangde, soit séparément sous la forme d'un ingrédient indépendant. Lorsqu'il se produit un mélange continu des matières de matrice, par exemple lorsqu'on utilise le sécheur/mélangeur intégré, il est préférable d'ajouter le ciment et l'eau séparément, le point d'introduction de l'eau étant espacé circonférentiellement et/ou décalé According to the invention, the water can be added to the dried waste, either having the cement in the form of a premix sludge or separately in the form of an independent ingredient. When a continuous mixing of the matrix materials occurs, for example when using the integrated drier / mixer, it is preferable to add the cement and the water separately, the point of introduction of the water being spaced apart. circumferentially and / or staggered
axialement vers l'aval par rapport au point d'adjonction du ciment sec. axially downstream from the point of addition of the dry cement.
L'espacement entre les points d'introduction de l'eau et du ciment est suf- The spacing between the points of introduction of water and cement is suf-
fisant pour éviter une obstruction de la canalisation d'adjonction de ciment. to prevent clogging of the cement adduct line.
Lorsque le ciment et l'eau sont prémélangés, la boue résultante peut se soli- When the cement and water are premixed, the resulting sludge can be
difier prématurément dans le tuyau d'addition de boue, Dans certaines appli- prematurely in the mud addition pipe, In some applications
cations, il peut Etre souhaitable de former d'abord un mélange sec de particules de déchets séchés et de particules de ciment sec avant l'introduction d'eau libre dans la chambre de mélange. Apres introduction de l'eau, on effectue, de préférence suffisamment en aval, une action de mélange en vue de créer un If desired, it may be desirable to first form a dry mixture of dried waste particles and dry cement particles prior to introduction of free water into the mixing chamber. After the introduction of the water, a mixing action is preferably carried out sufficiently downstream in order to create a
mélange essentiellement homogène d'eau, de déchets et de ciment. essentially homogeneous mixture of water, waste and cement.
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Il peut ttre également avantageux de prévoir des points séparés d'addi- It may also be advantageous to provide separate points of addi-
tion dans la partie de mélange de matrice lorsque l'on doit mélanger les par- in the matrix mixture part when mixing the particles.
ticules de déchets séchés avec les ingrédients pour former une matrice de polymère résineux. Par exemple, on peut introduire différents monomères et d'autres ingrédients, tels que des durcisseurs, des accélérateurs et/ou des catalyseurs, dans la chambre mélangeuse en différents points répartis autour waste particles dried with the ingredients to form a resinous polymer matrix. For example, various monomers and other ingredients, such as hardeners, accelerators and / or catalysts, can be introduced into the mixing chamber at different points around
de la circonférence et/ou de l'axe du sécheur/mélangeur intégré. circumference and / or axis of the integrated dryer / mixer.
Une autre caractéristique importante de l'invention est la possibilité Another important feature of the invention is the possibility
d'éliminer ou de contourner un récipient de traitement chimique séparé et d'uti- eliminate or bypass a separate chemical treatment container and use
liser-une partie située en amont du dispositif spécial de séchage comme mélan- a section upstream of the special drying device
geur de produits pour mélanger le réactif chimique avec le concentrat afin de régler le pli et/ou de rendre les déchets solides moins solubles. Ce mode opératoire est particulièrement avantageux lorsque la chaux est employée dans un traitement de borates de PWR.- Le borate de calcium est en effet un-matériel thixotropique (semblable à une gelée) qui peuts'accrocher aux parois des sections de transfert en amont de l'évaporateur à film mince, particulièrement lorsque pour des raisons d'encombrement il est nécessaire d'avoir des conduits product mix to mix the chemical reagent with the concentrate to adjust the fold and / or make the solid waste less soluble. This procedure is particularly advantageous when the lime is used in PWR borate treatment. Calcium borate is indeed a thixotropic (jelly-like) material which can attach to the walls of the transfer sections upstream of the reactor. the thin-film evaporator, particularly when for reasons of space it is necessary to have ducts
de transfert relativement longs entre la sortie de l'évaporateur et le dispo- relatively long transfer times between the evaporator outlet and the
sitif spécial de séchage.special drying aid.
La chaux ou tout autre réactif chimique est ajouté de préférence à l'état Lime or any other chemical reagent is added preferably in the state
sec plutôt que comme une solution dans l'eau, évitant de ce fait une augmen- rather than a solution in the water, thereby avoiding an increase in
tation de la quantité d'eau qui doit être évaporée par le système desolidi- the amount of water that must be evaporated by the desolida-
fication. Cette élimination de la nécessité de solutions chimiques peut augmenter le rendement de l'installation et/ou permettre l'emploi d'une installation à capacité plus faible ce qui résulte dans des gains des coûts fication. This elimination of the need for chemical solutions can increase the efficiency of the facility and / or allow the use of a lower capacity facility resulting in cost savings.
d'exploitation et d'installation.operating and installation.
L'absence d'humidité dans les déchets secs permet une utilisation efficace de bitume et de polymères résineux. Lorsque le concentrat de déchets est mal séché, l'excès d'humidité produit de la vapeur d'eau lorsque le concentrat entre en contact avec le bitume chaud et la masse en ébullition résultante produit une formation indésirable de mousse. Pour utiliser efficacement des polymères résineux, il est également préférable de faire intervenir des déchets bien séchés du fait qu'un excès d'humidité pourrait gêner la polymérisation des The absence of moisture in the dry waste allows efficient use of bitumen and resinous polymers. When the waste concentrate is poorly dried, the excess moisture produces water vapor when the concentrate comes in contact with the hot bitumen and the resulting boiling mass produces an undesirable foam formation. To effectively use resinous polymers, it is also preferable to use well-dried waste because excess moisture could interfere with the polymerization of the polymers.
monomères résineux et empêcher la formation d'une matière d'enrobage efficace. resinous monomers and prevent the formation of an effective coating material.
L'invention permet aussi le traitement ultérieur des particules sèches de déchets en vue de leur stockage définitif. Ce traitement peut comprendre la The invention also allows the subsequent treatment of dry particles of waste for final disposal. This treatment may include
calcination et/ou l'enrobage dans une matrice de verre. calcination and / or coating in a glass matrix.
L'invention se prête également à une commande opérationnelle relativement aisée et souple, qui est de préférence basée sur un équilibre de masse d'eau entre l'écoulement pénétrant dans l'évaporateur et le condensat accumulé à partir des courants de vapeurs combinés provenant de l'évaporateur et du sécheur. Par'des comparaisons différentielles entre le poids de matières The invention also lends itself to a relatively easy and flexible operational control, which is preferably based on a water mass balance between the flow entering the evaporator and the accumulated condensate from the combined vapor streams from the evaporator and the dryer. Differential comparisons between the weight of materials
entrant et le poids de condensat accumulé par unité de temps, on peut. déter- entering and accumulated condensate weight per unit of time, one can. deter-
miner la quantité de solides secs par unité de temps en connaissant les teneurs moyennes en sels et/ou en solides des matières entrantes. La quantité de produit sec qui est déchargée du sécheur peut également être mesurée de façon continue afin de pouvoir déterminer sur une base continue la quantité de matière d'enrobage. En variante, pour des opérations charge par charge, on peut utiliser des trémies de dosage pour mesurer le poids des déchets secs et de la matière de matrice à introduire ultérieurement dans l'appareil séparé de the amount of dry solids per unit of time is known by knowing the average salt and / or solids contents of the incoming materials. The amount of dry product that is discharged from the dryer can also be measured continuously so that the amount of coating material can be determined on a continuous basis. Alternatively, for batch-load operations, dosing hoppers can be used to measure the weight of the dry waste and the matrix material to be subsequently fed to the separate feedstock.
mélange de matrice.matrix mixture.
On voit par conséquent que l'invention permet d'optimiser la vitesse à laquelle des solutions de solides relativement dilués peuvent être séchées, d'améliorer le fonctionnement continu d'une installation de traitement sans arr&t ou interruption d'écoulement, et de produire des déchets solides qui sont secs et pulvérulents. Les caractéristiques des déchets secs produits sont telles qu'ils peuvent Utre enrobés avec de hautes teneurs en solides par des opérations de mélange de matrice qui sont relativement souples et faciles à commander et qui sont relativement insensibles aux proportions d'eau et de It can be seen therefore that the invention makes it possible to optimize the speed at which relatively dilute solids solutions can be dried, to improve the continuous operation of a treatment plant without stopping or interrupting flow, and to produce solid wastes that are dry and powdery. The characteristics of the dry wastes produced are such that they can be coated with high solids contents by relatively flexible and easy to control matrix mixing operations which are relatively insensitive to the proportions of water and moisture.
ciment intervenant dans la -matière de matrice. cement intervening in the-matrix material.
L'enrobage ou encapsulage à l'aide d'une des trois matrices mentionnées Coating or encapsulation using one of the three matrices mentioned
ci-dessus permet d'obtenir des déchets solides qui ont une très bonne résis- above, it is possible to obtain solid waste which has a very good resistance
tance chimique et au lessivage. -Lorsque la matrice est du ciment ou un chemical and leaching. -When the matrix is cement or a
polymère, les déchets solides produits ont-une résistance mécanique exception- polymer, the solid waste produced has exceptional mechanical
nellement élevée. En outre, quand la matrice est un ciment du type spécifié, le mélange de matrice et de déchets présente l'avantage d'un durcissement -rapide à la température ambiante pour former un produit final ayant une grande high. In addition, when the matrix is a cement of the specified type, the matrix and waste mixture has the advantage of fast-curing at room temperature to form a final product having great
résistance à la rupture par compression (broyage) et à la dégradation ther- resistance to compression fracture (grinding) and thermal degradation
mique (résistance au feu).(fire resistance).
L'invention présente drautres avantages: ainsi, il est possible de traiter des solides radioactifs, soit en solution, soit en suspension, d'effectuer-et de commander chaque phase opératoire -de façon indépendante, ce qui procure une The invention has other advantages: thus, it is possible to treat radioactive solids, either in solution or in suspension, to carry out and control each phase of the process independently, which provides a
souplesse et une facilité de réglage des paramètres opératoires en cas de chan- flexibility and ease of adjustment of operating parameters in the event of
gement de la composition des matières premières ou bien de variations des i 2 22482357 conditions ambiantes; il est également possible d'envelopper des déchets solides secs isolément en vue d'un stockage intermédiaire ou permanent, si un enrobage n'est pas nécessaire dans des opérations futures de manutention de déchets; il est en outre possible d'absorber des modifications des matières d'enrobage et des équipements placés en aval du sécheur ou de la partie de séchage et d'effectuer toutes les phases opératoires, à lexception d'un the composition of raw materials or variations in ambient conditions; it is also possible to wrap dry solid wastes separately for intermediate or permanent storage, if a coating is not necessary in future waste handling operations; it is also possible to absorb modifications of the coating materials and equipment placed downstream of the dryer or the drying part and to carry out all the operating phases, except for one
traitement chimique et de l'enrobage par matrice, sans nécessiter une sur- chemical treatment and matrix coating, without the need for over-
veillance constante de la part des opérateurs; en outre, il est possible constant vigilance on the part of the operators; in addition, it is possible
d'effectuer une commande à distance des opérations sans qu'il se pose de pro- remote control of operations without the need to
blèmesparticuliers, des opérations normales, ne nécessitant aucune intervention d'un opérateur dans des zones protégées. Le procédé permet d'utiliser des équipements du commerce, avec peu d'adaptations et de modifications. Les équipements opératoires sont faciles à entretenir et on réduit au minimum les nécessités d'accès à des cellules protégées en vue de travaux d'entretien ou de réparation. La conception et les agencements des special problems, normal operations, requiring no intervention by an operator in protected areas. The method makes it possible to use commercial equipment, with few adaptations and modifications. The operating equipment is easy to maintain and minimizes the need for access to protected cells for maintenance or repair work. The design and layout of
équipements permettent d'obtenir.des conditions de fonctionnement et. d'accessi- equipment allow to obtain operating conditions and. of accessible
bilité sans difficultés particulières, et on peut effectuer une décontamination de tous les équipements par-un rinçage des surfaces internes à l'aide de complexes et/ou de solvants de contamination disponibles dans le commerce. La présente invention permet également d'obtenir tous les avantages des techniques This is accomplished without any particular difficulties, and all equipment can be decontaminated by rinsing the internal surfaces with commercially available complexes and / or solvents of contamination. The present invention also makes it possible to obtain all the advantages of the techniques
de réduction de volume qui ont été précédemment définis. volume reduction that were previously defined.
Dlautres-avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évi- Other advantages and features of the invention will be highlighted.
dence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple nonlimitatifi dence, in the remainder of the description, given as a nonlimiting example
en référence aux dessins annexés dans lesquels - with reference to the accompanying drawings in which -
la Fig. 1 est un schéma d'ensemble montrant les composants utilisés pour la mise en-pratique de l'invention ainsi que les conduits de canalisation des matières entre ces composants; la Fig. 2 est un schéma montrant-une variante de l'invention, o une partie FIG. 1 is a block diagram showing the components used for the practice of the invention as well as the conduits for channeling materials between these components; FIG. 2 is a diagram showing a variant of the invention, where a part
de -l'appareil de séchage est utilisée pour le mélange des déchets solides- of the drying apparatus is used for the mixing of solid waste-
séchés avec une matière de matrice d'enrobage, au lieu d'utiliser un mélangeur séparé comme sur la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue en élévation et en coupe schématique d'un composant d'évaporateur préféré;, la Fig. 4 est une vue en coupe de la partie d'évaporation de l'évaporateur, dried with a coating matrix material, instead of using a separate mixer as in FIG. 1; FIG. Fig. 3 is a diagrammatic sectional elevational view of a preferred evaporator component; 4 is a sectional view of the evaporation part of the evaporator,
faite suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3. taken along line 4-4 of FIG. 3.
la Fig. 5 est une vue en coupe de la partie de séparation de particules intervenant dans l'évaporateur, la coupe étant faite suivant la ligne 5-5 de FIG. 5 is a sectional view of the particle separation part involved in the evaporator, the section being taken along line 5-5 of FIG.
13 248235713 2482357
la Fig. 3; La Fig. 6 est une vue en élévation latérale des pales mélangeuses d'un des FIG. 3; Fig. 6 is a side elevational view of the mixing blades of one of the
rotors du sécheur de la Fig. 1.dryer rotors of FIG. 1.
Un mode préféré de réalisation de l'invention a été-représenté schéma- A preferred embodiment of the invention has been shown diagrammatically
tiquement sur la fig. 1. Un effluent constitué par un liquide radioactif et sortant d'un équipement nucléaire est canalisé par un conduit 20 jusqu'à un évaporateur de haute capacité 22, avant d'être déchargé par l'intermédiaire only in fig. 1. An effluent consisting of a radioactive liquid and leaving a nuclear equipment is channeled through a conduit 20 to a high capacity evaporator 22, before being discharged through
d'un tuyau 24 dans un réservoir de retenue 26. 'De l'eau qui a été dàconta- of a pipe 24 in a holding tank 26. 'Water which has been decontaminated
minée par l'évaporateur 22 est déchargée par l'intermédiaire d'un tuyau 28- the evaporator 22 is discharged through a pipe 28.
dans un système de décharge contrôlée de manière à évacuer de l'eau épurée dans l'environnement. L'évaporateur réduit la quantité de déchets liquides qui doivent Jette stockés sur place et ledit évaporateur et le réservoir de retenue 26 peuvent faire partie du système classique de traitement-de déchets d'une centrale nucléaire ou d'une autre installation nucléaire. Si la quantité de solides dissous se trouvant dans l'effluent est déjà relativement in a controlled discharge system so as to evacuate purified water into the environment. The evaporator reduces the amount of liquid waste that must be stored on site and said evaporator and the holding tank 26 may be part of the conventional waste treatment system of a nuclear power plant or other nuclear facility. If the amount of dissolved solids in the effluent is already relatively
grande (supérieure à environ 10 % en poids), on peut supprimer partiellement- large (greater than about 10% by weight), it is possible to partially
l'évaporateur de grande capacité.the large capacity evaporator.
Les déchets liquides se trouvant dans le réservoir de retenue 26 contiennent des ions radioactifs qui peuvent se présenter sous la forme de. solides dissous, de solides en suspension ou d'un mélange des deux. Ces déchets liquides peuvent etre canalisés à l'aide d'un tuyau 30 jusqu'à un récipient de traitement chimique 32 comportant un agitateur 34 et une cuve de préparation de réactifs chimiques 36. Un tuyau 38 de prise d'échantillon constitue un moyen permettant de prélever un échantillon liquide pour mesurer la quantité de solides dissous et/ou en suspension dans le récipient 32. Lors de l'addition de chaux ou d'un autre réactif chimique approprié aux déchets liquides se trouvant dans le récipient 32, des particules de sels insolubles en suspension peuvent se former, si elles n'existent pas déjà, et coaguler sous forme d'un précipité qu'on peut laisser se déposer au fond du récipient en arrâtant l'agitateur 34 pendant un temps de sédimentation désiré.- Un liquide décanté peut alors ttre séparé du dépôt de solides plus concentrés par évacuation et recyclage d'une couche supérieure de liquide 40 vers le tuyau d'alimentation The liquid waste in the holding tank 26 contains radioactive ions which may be in the form of. dissolved solids, suspended solids or a mixture of both. This liquid waste can be channeled by means of a pipe 30 to a chemical treatment vessel 32 comprising a stirrer 34 and a chemical reagent preparation tank 36. A sampling pipe 38 constitutes a means for to take a liquid sample to measure the amount of solids dissolved and / or suspended in the container 32. When adding lime or other suitable chemical reagent to the liquid waste in the container 32, particles of insoluble salts in suspension can be formed, if they do not already exist, and coagulate in the form of a precipitate that can be allowed to settle to the bottom of the vessel by stopping the agitator 34 during a desired sedimentation time. decanted liquid can then be separated from the deposit of more concentrated solids by evacuation and recycling of an upper layer of liquid 40 to the supply pipe
14 248235714 2482357
d'évaporateur 20. Les temps opératoires préférés pour le mélange d'un réactif chimique avec les déchets liquides sont compris entre 30 et 60 minutes et, s'il est souhaitable d'effectuer une décantation *des déchets liquides, il est habituellement suffisant de prévoir des temps de sédimentation de 30 à 60 minutes. Quand le pH des déchets liquides a été réglé dans la gamme préférée pour la solidification, on transfère ensuite les déchets dans un évaporateur vertical The preferred operating times for mixing a chemical reagent with the liquid waste are between 30 and 60 minutes and, if it is desirable to decant liquid waste, it is usually sufficient to allow sedimentation times of 30 to 60 minutes. When the pH of the liquid waste has been set in the preferred range for solidification, the waste is then transferred to a vertical evaporator
à film mince 50 par l'intermédiaire d'une pompe à boue 52 et du tuyau de raccor- thin film 50 through a slurry pump 52 and the connecting pipe
dement -54. L'évaporateur à film mince comporte un rotor 56 et une paroi cylin- -54. The thin film evaporator comprises a rotor 56 and a cylindrical wall
drique 58 qui est chauffée par une chemise 60 dans laquelle un fluide chauffant, tel que de la vapeur, est introduit par l'intermédiaire d'un tuyau 62 et déchargé paf l'intermédiaire d'un tuyau 64. Dans l'évaporateur à film mince, which is heated by a jacket 60 in which a heating medium, such as steam, is introduced via a pipe 62 and discharged through a pipe 64. In the film evaporator thin,
l'humidité est enlevée des déchets liquides de façon à augmenter la concentra- the moisture is removed from the liquid waste so as to increase the concentration of
tion en solides dissous et/ou en suspension en vue de former un concentrat contenant un pourcentage de solides relativement élevé par comparaison au liquide entrant par le tuyau 54. Cependant, on commande l'admission de chaleur et le débit de matières entrant dans cet évaporateur de manière que la teneur dissolved solids and / or suspended to form a concentrate containing a relatively high percentage of solids compared to the liquid entering the pipe 54. However, it controls the admission of heat and the flow of materials entering the evaporator so that the content
en solides à la sortie 66 reste en dessous de 70 %, -comme expliqué précédemment. in solids at output 66 remains below 70%, as explained previously.
Le concentrat sortant de l'évaporateur à film mince est déchargé par l'inter- The concentrate leaving the thin film evaporator is discharged through the
20.médiaire d'un conduit 68 dans un sécheur chauffé 70 comportant des éléments mélangeurs qui vont ttre décrits en détail dans la suite. Le sécheur est pourvu d'une chemise 72 de façon qu'au moins une partie de la paroi interne puisse Etre chauffée par le fluide chauffant introduit dans la chemise par l'intermédiaire du tuyau 74 et évacué de la chemise par le tuyau 76. Dans le mode préféré de réalisation, le flux de chaleur et l'étendue de la surface chauffée sont suffisants pour enlever complètement l'humidité du concentrat et pour former des déchets solides secs. La température de la surface chauffée du sécheur et de l'évaporateur à film mince est choisie de manière à atteindre le 20.médiaire a conduit 68 in a heated dryer 70 comprising mixing elements which will be described in detail below. The dryer is provided with a jacket 72 so that at least a portion of the inner wall can be heated by the heating medium introduced into the jacket via the hose 74 and discharged from the jacket by the hose 76. the preferred embodiment, the heat flow and the extent of the heated surface are sufficient to completely remove moisture from the concentrate and form dry solid waste. The temperature of the heated surface of the dryer and the thin film evaporator is chosen so as to reach the
degré désiré d'enlèvement d'humidité dans les unités respectives en correspon- desired degree of moisture removal in the respective units in corresponding
dance à la plage optimale de débits offerte par la pompe 52. to the optimal flow range offered by the pump 52.
Il rentre également dans le cadre de l'invention de faire varier séparé- It is also within the scope of the invention to vary
ment les quantités de chaleur fournies respectivement à l'évaporateur et au sécheur par l'intermédiaire des vannes à télécommande 78 et 80 branchées dans les tuyaux 74 et 82. En outre, les fluides de chauffage de l'évaporateur et du sécheur peuvent Etre différents, par exemple de l'huile à la place de vapeur, The amounts of heat supplied respectively to the evaporator and to the dryer are controlled via the remote control valves 78 and 80 connected in the pipes 74 and 82. In addition, the heating fluids of the evaporator and the dryer may be different. for example oil instead of steam,
et ils peuvent Etre fournis par différentes sources à différentes températures. and they can be provided by different sources at different temperatures.
On peut également adopter un système de chauffage électrique. - One can also adopt an electric heating system. -
248235'7248235'7
* La souplesse de fonctionnement du système est en outre améliorée à l'aide d'un tuyau de dérivation 84 contenant une vanne à télécommande 86. Ce tuyau peut être utilisé pour contourner l'évaporateur 50 de façon.à transférer uneThe operational flexibility of the system is further enhanced by using a branch pipe 84 containing a remote control valve 86. This pipe may be used to bypass the evaporator 50 so as to transfer a
partie o la totalité des déchets liquides directement du récipient de trai- part o all liquid waste directly from the processing container
tement chimique 32 au sécheur 70. Le tuyau de dérivation 84 peut Ztre utilisé pour augmenter le débit de déchets liquides passant dans le sécheur sans The branch pipe 84 may be used to increase the flow rate of liquid waste passing through the dryer without
augmenter l'écoulement fourni à l'évaporateur 50, comme cela peut Ztre souhai- increase the flow supplied to the evaporator 50, as may be desired.
table lorsqu'il existe déjà dans les déchets liquides provenant du récipient de traitement 32 une teneur relativement forte en solides, par exemple une teneur en solides comprise entre 20 et 50 % en poids, ou même plus. Il peut when there already exists in the liquid waste from the treatment container 32 a relatively high solids content, for example a solids content of between 20 and 50% by weight, or even more. he can
également être avantageux qu'une partie des déchets liquides contourne l'éva- It may also be advantageous for some of the liquid waste to circumvent the
porateur lorsque le sécheur utilisé comporte une surface de chauffe bien supé- porator when the dryer used has a much higher heating
rieure, ou bien fonctionne à une température bien plus élevée que l'évaporateur. or operates at a much higher temperature than the evaporator.
La capacité de séchage et le débit du sécheur peuvent également être sélec- Drying capacity and dryer flow can also be selected.
tionnés de façon à pouvoir produire des déchets secs directement à partir de déchets entrants contenant des concentrations en-solides d'environ 35 % ou plus. Lorsqu'il-est particulièrement efficace de prévoir une évaporation en designed to produce dry waste directly from incoming waste containing solids concentrations of about 35% or more. When it is particularly effective to predict evaporation in
amont ou bien une sédimentation en amont, ce qui se traduit par une augmenta- upstream sedimentation or upstream sedimentation, resulting in an increase in
tion des concentrations en solides dans le tuyau 54, on peut--transmettre tout le débit de la pompe 52 directement au sécheur sans passage dans l'évaporateur As a result of the concentration of solids in the pipe 54, the entire flow rate of the pump 52 can be transmitted directly to the dryer without passing through the evaporator.
à film mince. Cependant, de telles concentrations en solides des déchets - thin film. However, such solid concentrations of waste -
liquides sont inhabituelles et sont difficiles à établir sans faire intervenir des techniques spéciales de concentration ou de sédimentation. Egalement, les débits d'alimentation directe du sécheur sont relativement faibles, de sorte que cet appareil n'est pas utilisé de la manière la plus efficace. En outre, le courant de vapeur sortant du sécheur contient une forte teneur en particules Liquids are unusual and difficult to establish without the use of special concentration or sedimentation techniques. Also, the direct feed rates of the dryer are relatively low, so this apparatus is not used in the most efficient manner. In addition, the vapor stream leaving the dryer contains a high particle content
sèches entraînées et il est alors nécessaire d'utiliser un.séparateur de parti- dries and it is necessary to use a
cules indépendants à étages multiples, qui.correspond à l'une des variantes moins préférées qui vont ttre décrites dans la suite. Un évaporateur à- film mince comportant un séparateur interne de particuleset un sécheur d'amont du type décrit est par conséquent considéré comme correspondant au meilleur mode This is one of the less preferred variants which will be described hereinafter. A thin-film evaporator having an internal particle separator and an upstream dryer of the type described is therefore considered to correspond to the best mode.
de mise en oeuvre de la présente invention. implementation of the present invention.
Un autre mode de réalisation de l'invention est représenté par un tuyau de dérivation 87 entre le réservoir de retenue 26 et la pompé 52, et un conduit Another embodiment of the invention is represented by a branch pipe 87 between the holding tank 26 and the pumped pipe 52, and a pipe
d'addition chimique 88 pour l'introduction de réactifs chimiques, de préfé- chemical addition 88 for the introduction of chemical reagents, preferably
rence dans un état sec, directement dans le sécheur 70 comme représenté à la Fig. 1. Un conduit d'addition chimique 88a semblable peut aussi étre employé in a dry state, directly into the dryer 70 as shown in FIG. 1. A similar chemical addition conduit 88a can also be used
-16; 2482357-16; 2482357
pour l'introduction des réactifs chimiques directement dans la partie de séchage du mélangeur/sécheur intégré 160 sur Fig. 2. La vanne 89 insérée dans le tuyau 87, et la vanne 89a insérée dans le tuyau entre le réservoir de mélange 32 et la pompe 52, permet aux déchets liquides du réservoir de retenue 26 de contourner le récipient d'addition chimique séparé 32-et d'être introduits directement dans l'évaporateur à film mince 50 avant le traitement chimique tel- que prévu par les lignes 88 et 88a. Les lignes 88 et 88a peuvent. introduire dans la même entrée du sécheur que le tuyau 68 ou par l'intermédiaire d'une entrée séparée qui est située circonférentiellement ou décalée axialement par for the introduction of the chemical reagents directly into the drying part of the integrated mixer / dryer 160 in FIG. 2. The valve 89 inserted into the pipe 87, and the valve 89a inserted into the pipe between the mixing tank 32 and the pump 52, allows the liquid waste from the holding tank 26 to bypass the separate chemical addition vessel 32. and to be introduced directly into the thin film evaporator 50 prior to the chemical treatment as provided by lines 88 and 88a. Lines 88 and 88a can. introducing into the same inlet of the dryer as the pipe 68 or via a separate inlet which is located circumferentially or axially offset by
rapport à l'entrée qui reçoit le concentrat de l'évaporateur 50. ratio to the inlet receiving the concentrate of the evaporator 50.
Les déchets pulvérisants et secs qui sont-produits dans le sécheur 70 sont transférés dans une trémie de dosage 90 commandée par une vanne 92. Quand la trémie de dosage est au moins partiellement remplie de particules sèches) Sprayable and dry wastes that are produced in the dryer 70 are transferred to a dosing hopper 90 controlled by a valve 92. When the dosing hopper is at least partially filled with dry particles)
cette matière est alors transférée charge par charge et avec un poids prédé- this material is then transferred charge by load and with a predetermined weight
terminé dans un mélangeur séparé 94 comportant un agitateur. terminated in a separate mixer 94 having a stirrer.
En fonction du poids des déchets secs à décharger, la quantité désirée de matière de matrice est envoyée dans une-cuve mélangeuse de matrice 98 et elle est transférée jusqu'au mélangeur 94 par l'intermédiaire d'un tuyau 100. Le mélangeur de matrice peut également comporter une trémie de dosage 102 agencée pour actionner automatiquement une vanne de commande 104 branchée dans le tuyau de façon à décharger automatiquement une quantité prédéterminée de matière de matrice mélangée dans le mélangeur de matrice. Les solides secs et la Depending on the weight of the dry waste to be discharged, the desired amount of matrix material is fed into a matrix mixing tank 98 and is transferred to the mixer 94 via a pipe 100. The matrix mixer may also include a metering hopper 102 arranged to automatically actuate a control valve 104 plugged into the pipe so as to automatically discharge a predetermined amount of mixed matrix material into the matrix mixer. Dry solids and
matière de matrice sont ensuite mélangés pendant une période de temps suffi- matrix material are then mixed for a sufficient period of time.
sante pour former un mélange intime des particules sèches et de la matière de matrice, ce mélange essentiellement homogène étant ensuite déchargé dans un to form an intimate mixture of the dry particles and the matrix material, which substantially homogeneous mixture is then discharged into a
récipient de stockage 106 d'une façon classique. Il est à noter que le réci- storage container 106 in a conventional manner. It should be noted that the recital
pient 106 est facultatif et que, au contraire, le mélange peut être déversé dans un moule ayant la configuration désirée, le mélange durcissant ensuite sous forme d'un bloc pouvant être manutentionné sans être enfermé dans un conteneur. Dans cette condition, la matière de matrice enveloppe pratiquement toutes les particules radioactives en formant une enveloppe résistant au lessivage et résistant aux agents chimiques. Même si les particules-se trouvant sur la surface de la matrice solidifiée peuvent ne pas être enfermées complètement dans l'enveloppe formée par la matrice, elles peuvent cependant However, the mixture can be poured into a mold having the desired configuration, the mixture then hardening in the form of a block that can be handled without being enclosed in a container. In this condition, the matrix material substantially envelops all the radioactive particles forming a leaching and chemical resistant shell. Although the particles on the surface of the solidified matrix may not be completely enclosed in the matrix envelope, they may
être suffisamment fixées, en fonction de la composition de matrice, pour - be sufficiently fixed, depending on the matrix composition, for -
permettre une manutention ultérieure tout en satisfaisant aux règlements appli- allow for further handling while complying with the applicable regulations.
- cables. Dans une autre variante, on peut supprimer le mélangeur 94 et les - cables. In another variant, the mixer 94 and the
17 248235717 2482357
particules sèches sont enveloppées directement dans le conteneur 106 qui peut dry particles are wrapped directly in the container 106 which can
ensuite etre pourvu d'un couvercle étanche-en vue de son stockage. then be provided with a tight cover for storage.
L'humidité enlevée du concentrat dans le sécheur 70 est renvoyée sous la forme de vapeur à l'évaporateur 50 par l'intermédiaire d'un conduit 68, en s'écoulant à contre-courant par rapport au concentrat. La vapeur provenant du sécheur se combine à la vapeur provenant de l'évaporateur à film mince et elle passe ensuite dans un séparateur intégré 110 placé dans l'évaporateur Moisture removed from the concentrate in the dryer 70 is returned as vapor to the evaporator 50 through line 68, flowing countercurrently with respect to the concentrate. The steam from the dryer combines with the vapor from the thin film evaporator and then passes into an integrated separator 110 placed in the evaporator
en vue de l'enlèvement des particules entraînées de solides secs et-des gout- for the removal of entrained particles of dry solids and
telettes d'humidité. La vapeur sortant en tète, et de laquelle ont été enlevées les particules entraînées, est canalisée à l'aide d'un tuyau 114 jusqu'à un condensateur 116 en vue de la séparation de l'humidité par rapport aux gaz non-condensables. Le tuyau 114 peut facultativement contenir un filtre de particules 118 qui sert à retenir des particules qui n'auraient pas été enlevées par le séparateur de particules. Les gaz non-condensables sortant du condenseur 116 parviennent, par l'intermédiaire d'un tuyau 120 à un sysème de ventilation classique en vue d'une décharge contrôlée dans l'atmosphère. Le système de ventilation comprend un ensemble de filtres de haut rendement 122 moisture levels. The steam exiting at the head, from which the entrained particles have been removed, is channeled by means of a pipe 114 to a condenser 116 for the purpose of separating the moisture from the non-condensable gases. The hose 114 may optionally contain a particle filter 118 which serves to retain particles that would not have been removed by the particle separator. The non-condensable gases leaving the condenser 116 reach, via a pipe 120 to a conventional ventilation system for a controlled discharge into the atmosphere. The ventilation system includes a set of high efficiency filters 122
et une cheminée de décharge 125.and a discharge chimney 125.
La fonction de séparation de particules, qui est remplie pour le sécheur The particle separation function, which is fulfilled for the dryer
et pour l'évaporateur par le séparateur 110, réduit l'entraInement des parti- and for the evaporator by the separator 110, reduces the entrainment of the parti-
cules sèches et des gouttelettes d'eau dans la vapeur sortant du sécheur depuis environ 50 à 100 g par mètre cube dans le conduit 68 jusqu'à moins Dry cules and water droplets in the steam exiting the dryer from about 50 to 100 g per cubic meter in duct 68 to less
d'environ 0,OOlg par mètre cube dans le tuyau de vapeur 114 de l'évaporateur. of about 0.01 g per cubic meter in the vapor pipe 114 of the evaporator.
Bien qu'on puisse utiliser, comme indiqué précédemment, un séparateur de par- Although we can use, as indicated previously, a separator from
ticules qui soit entièrement sépare, il faudrait cependant utiliser dans ce cas une unité à étages multiples, relativement coûteuse,.pour obtenirle mme completely separated, it would, however, be necessary to use in this case a relatively expensive multi-stage unit, to obtain the same
coefficient d'enlèvement.removal coefficient.
Le condensat provenant du condenseur 116 est envoyé à un réservoir de condensat 130, qui est relié à une pompe 132 permettant d'évacuer le condensat de faible niveau d'activité hors de l'installation de solidification de The condensate from the condenser 116 is sent to a condensate tank 130, which is connected to a pump 132 for discharging the condensate of low level of activity out of the solidification plant.
déchets. En fonction de son niveau d'activité, le condensat peut être trans- waste. Depending on its level of activity, the condensate can be trans-
féré dans le système de décharge contrôlée en vue de la décontamination des fluides ou bien de leur recyclage, par l'intermédiaire d'un tuyau 134, dans le in the controlled discharge system for the purpose of decontaminating or recycling the fluids, via a pipe 134, into the
tuyau d'entrée 20 de l'évaporateur de grande capacité 22. inlet pipe 20 of the high capacity evaporator 22.
En vue de la commande des opérations, le débit de condensat provenant de la pompe 132 est mesuré par un débitmètrel36, tandis que le débit de déchets liquides traités chimiquement est mesuré par un débitmètrel 138 branché dans le In order to control operations, the flow of condensate from the pump 132 is measured by a flow meter 36, while the flow of chemically treated liquid waste is measured by a flow meter 138 connected to the pump.
18 248235718 2482357
tuyau 54. Les signaux représentant les débits respectifs sont transmis par l'intermédiaire de conducteurs 40, 142, respectivement à un enregistreur et à une unité de commande 144, qui compare les signaux et qui produit un signal de commande servant à régler la vitesse de la pompe 52 par l'intermédiaire d'un conducteur 146. The signals representing the respective flow rates are transmitted via conductors 40, 142 respectively to a recorder and to a control unit 144, which compares the signals and produces a control signal for adjusting the speed of the signal. the pump 52 via a conductor 146.
Sur la Fig. 2, on a représenté une variante utilisant des composants permet- In FIG. 2, there is shown a variant using components allowing
tant de réaliser l'enrobage continu de la poudre de déchets secs. Dans ce mode both to realize the continuous coating of the powder of dry waste. In this mode
de réalisation, la chemise chauffante 158 d'un sécheur modifié 160 s'étend seu- of embodiment, the heating jacket 158 of a modified dryer 160 extends only
lement sur une partie de la longeur effective du sécheur, de préférence sur 50 à 70% de la longueur opérationnelle du rotor de ce composant. Les 30 à 50% restants de la longueur du rotor contiennent une partie d'aval 162 de mélange de matrice qui commence approximativement à une ligneizaginaire 163 définissant la fin de la partie de séchage chauffée 164. La matière de matrice est introduite de façon continue dans la partie mélangeuse 162, en provenance d'une cuve de préparation 165, à l'aide dlun convoyeur à vis sans fin 166 ou tout autre type de mécanisme This is done over a portion of the effective length of the dryer, preferably 50 to 70% of the operational length of the rotor of this component. The remaining 30 to 50% of the length of the rotor contains a downstream part 162 of the matrix mixture which begins approximately at a binning line 163 defining the end of the heated drying portion 164. The matrix material is fed continuously into the mixing part 162, from a preparation tank 165, using a worm conveyor 166 or any other type of mechanism
de transport efficace de matières de matrice. Il est évident que le concentrat. efficient transport of matrix materials. It is obvious that the concentrate.
de déchets est complètement séché et transformé en particules de poudre sèche au moment o les déchets solides atteignent la partie mélangeuse 162, comme défini par la ligne imaginaire 163. Les composants du rotor de la partie mélangeuse de matrice ont de préférence la mime configuration que les composants de rotor de la partie de séchage d'amont, bien que le rotor et les éléments mélangeurs de ces The waste material is completely dried and converted to dry powder particles as the solid waste reaches the mixing portion 162, as defined by the imaginary line 163. The rotor components of the matrix mixing portion preferably have the same configuration as the rotor components of the upstream drying part, although the rotor and mixing elements of these
parties puissent Etre différents. Alors que la chemise 158 de la partie de sé- parts may be different. While the shirt 158 of the party portion
chage est chauffée, la partie de mélange de matrice comporte, de préférence, une chemise indépendante-168 d'échange de chaleur, qui peut ttre, soit chauffée, soit refroidie, suivant ce qui est approprié pour établir la température optimale de - mélange de matrice. En conséquence, la chemise 168 peut ttre utilisée pour When heated, the matrix mixing portion preferably comprises an independent heat-exchange jacket 168, which may be either heated or cooled, as appropriate to establish the optimum temperature of the mixture. matrix. As a result, the shirt 168 can be used to
chauffer la paroi de la partie mélangeuse lorsqu'on utilise du bitume pour main- heat the wall of the mixing part when using bitumen for
tenir sa fluidité, ou bien pour refroidir la paroi de la partie mélangeuse lors- keep its fluidity, or to cool the wall of the mixing part when
qu'on utilise du ciment ou des polymères résineux pour empocher un durcissement prématuré qui pourrait autrement Utre provoqué par la chaleur transférée à cement or resinous polymers are used to pock up premature curing which might otherwise be caused by the heat transferred to
partir de la partie de séchage.from the drying part.
Un agent de chauffage ou de refroidissement, qui peut respectivement ttre de la vapeur ou de l'eau, est introduit dans l#a chemise.168 par l'intermédiaire A heating or cooling agent, which can respectively be steam or water, is introduced into the liner via
d'un tuyau 171.of a pipe 171.
Lorsque la matière de matrice est du ciment, on peut effectuer un prémé- When the matrix material is cement, a premix can be
lange de ciment sec et d'eau dans la cuve 165 et le transférer sous la forme d'une boue par l'intermédiaire d'un tuyau 167 en vue d'un mélange en une dry cement mixture and water in the tank 165 and transfer it in the form of a slurry via a pipe 167 for a mixture in one
- 192482357- 192482357
1 9 seule étape avec les déchets séchés dans la partie mélangeuse 162. Cependant, 1 9 only step with the dried waste in the mixing part 162. However,
dans un autre mode préféré de réalisation, le ciment sec est introduit direc- in another preferred embodiment, the dry cement is introduced directly
tement dans la partie mélangeuse 162 par l'intermédiaire d'un tuyau 167, sépa- in the mixing part 162 via a pipe 167, separate
rément de l'eau. De l'eau est également introduite-directement dans la partie mélangeuse 132 par l'intermédiaire d'un tuyau séparé 169 de fourniture d'eau. L'orifice de sortie du tuyau 169 dans la chambre mélangeuse du sécheur 160 est the water. Water is also introduced directly into the mixing portion 132 via a separate water supply pipe 169. The outlet orifice of the pipe 169 in the mixing chamber of the dryer 160 is
espacé axialement vers l'aval et/ou circonférentiellement par rapport à l'ori- spaced axially downstream and / or circumferentially from the original
fice de sortie du tuyau 167. - =fice out of the pipe 167. - =
De même, on peut utiliser des systèmes séparés pour l'addition séquen- Similarly, separate systems can be used for sequential addition.
tielle, d'abord de ciment sec, puis d'eau, dans l'installation d'enrobage ou d'encapsulage charge par charge de la Fig. 1. Dans cet agencement, la cuve de matrice 98 et les composants associés sont modifies de façon à introduire du ciment sec charge par charge dans le mélangeur séparé 94. Une trémie séparée de'dosage et un tuyau d'addition d'eau dans le mélangeur 94 sÈnt prévus pour l'addition d'eau charge par charge (non indiqué). ' first, dry cement, then water, in the charge-charging encapsulation or encapsulation plant of FIG. In this arrangement, the matrix vessel 98 and associated components are modified to introduce load-loaded dry cement into the separate mixer 94. A separate dosing hopper and a water addition pipe into the mixer 94 are provided for the addition of water charge per charge (not shown). '
On peut également utiliser des systèmes séparés pour l'addition de diffé- Separate systems can also be used for the addition of
rents ingrédients chimiques dans les modes de réalisation des Fig. 1 et 2, o chemical ingredients in the embodiments of FIGS. 1 and 2, o
la matière de matrice est un polymère résineux. the matrix material is a resinous polymer.
Un mode préféré de réalisation de l'évaporateur à film mince 50 a été repré- A preferred embodiment of the thin film evaporator 50 has been
senté sur la Fig.3. Des déchets liquides sont introduits par l'intermédiaire d'une entrée 170 dans un distributeur 172 qui répartit le liquide autour de la périphérie intérieure de la paroi chauffée 58. La liquide s'écoule ensuite par gravité le long de la paroi chauffée de façon à être étalé sur la surface de paroi sous forme d'un film mince par les pales ou aubes 174 du rotor 176. Les pales peuvent être solidaires du rotor, comme indiqué sur la Fig. 4. La paroi 58 est chauffée par la chemise 60 dans laquelle la vapeur est introduite par l'intermédiaire d'une entrée 178 et de laquelle la vapeur est déchargée par felt in Fig.3. Liquid waste is introduced via an inlet 170 into a distributor 172 which distributes the liquid around the inner periphery of the heated wall 58. The liquid then flows by gravity along the heated wall so as to spread on the wall surface in the form of a thin film by the blades or blades 174 of the rotor 176. The blades may be secured to the rotor, as shown in FIG. 4. The wall 58 is heated by the jacket 60 in which the steam is introduced via an inlet 178 and from which the steam is discharged by
l'intermédiaire d'une sortie 180. Le rotor 176 est monté à son extrémité infé- 180. The rotor 176 is mounted at its lower end.
rieure dans un palier 182 età son extrémité supétrieure dans un second palier 184. A mesure que les déchets liquides descendent sous la forme d'un film mince étalé sur la paroi cylindrique, l'humidité est enlevée, de sorte que les solides sont concentrés pour former un concentrat quiest collecté dans une chambre inférieure 186 et qui est déchargé de-celle-ci par l'intermédiaired'une in a bearing 182 and at its upper end in a second bearing 184. As the liquid waste descends in the form of a thin film spread on the cylindrical wall, the moisture is removed, so that the solids are concentrated to to form a concentrate which is collected in a lower chamber 186 and which is discharged from it by means of a
sortie 66. La sortie de concentrat 66 est reliée par un conduit 68 à une - output 66. The concentrate outlet 66 is connected by a duct 68 to a -
entrée de concentrat du sécheur, comme précédemment décrit. Pour obtenir un rendement efficace de séchage compatible avec les autres composants du système, concentrate inlet of the dryer, as previously described. To obtain an effective drying efficiency compatible with the other components of the system,
- l'évaporateur à film mince utilisé doit de préférence créer un film d'une- the thin-film evaporator used should preferably create a film of one-
*20 2482357* 20 2482357
épaisseur comprise entre 0,5 et 5,0 mm, de préférence entre 1,0 et 3,0 mm. thickness between 0.5 and 5.0 mm, preferably between 1.0 and 3.0 mm.
Certaines unités disponibles dans- le commerce comprennent des moyens permettant de faire varier d'une façon contrôlée l'épaisseur du film et lesdites unités peuvent être réglées pour établir des épaisseurs de film rentrant dans les plages précitées. Bien qu'on puisse utiliser un séparateur de particules qui soient séparées, Some commercially available units include means for controllably varying the thickness of the film, and said units may be set to establish film thicknesses within the aforementioned ranges. Although a separate particle separator can be used,
l'évaporateur à film mince préféré comprend une partie de séparation de parti- the preferred thin film evaporator comprises a part separation part.
cules 110 permettant d'enlever les particules de liquides et solides qui sont entraînées avec-la vapeur déchargée. La vapeur chaude s'élève verticalement entre les pales et elle sort de l'évaporateur parl'intermédiaire d'une sortie Cules 110 for removing particles of liquids and solids that are entrained with the discharged vapor. The hot steam rises vertically between the blades and leaves the evaporator through an outlet
de vapeur 190. Dans le mode de réalisation représenté, le séparateur 'de parti- 190. In the embodiment shown, the separator
cules comprend un prolongement du rotor 176 qui est pourvu de pales 192 coopé- comprises an extension of rotor 176 which is provided with blades 192 cooperated with
rant avec des chicanes 194 montées sur la paroi, comme indiqué sur la Fig. 5, With baffles 194 mounted on the wall, as shown in FIG. 5
pour enlever les particules entraînées. to remove entrained particles.
Des évaporateurs centrifuges à film mince du type indiqué sur la Fig. 3 Thin film centrifugal evaporators of the type shown in FIG. 3
sont disponibles dans le commerce.are commercially available.
Un mode préféré de réalisation du sécheur 70 a été représenté sur la Fig. 6. A preferred embodiment of the dryer 70 has been shown in FIG. 6.
Deux rotors coopérants 200 sont agencés de manière à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre dans un carter. Le carter comporte des passages de fluide chauffant formant la chemise chauffante 72 de la Fig. 1. Il existe seulement un petit intervalle entre les crêtes des pales mélangeuses et les parois du carter, ainsi qu'entre les points de rapprochement minimal des pales Two cooperating rotors 200 are arranged to rotate clockwise in a housing. The housing has heating fluid passages forming the heating jacket 72 of FIG. 1. There is only a small gap between the mixing blade peaks and the crankcase walls, and between the minimum blade approach points
venant s'imbriquer les unes dans les autres. - coming into one another. -
Les pales mélangeuses du rotor peuvent être composées d'une diversité The mixing blades of the rotor can be composed of a variety
d'aubes et de pales. Dans l'agencement représenté, une pale ou aube hélicol- of blades and blades. In the arrangement shown, an impeller blade or blade
dale 216 fait avancer efficacement le'concentrat, et les particules sèches dale 216 effectively moves the concentrate, and the dry particles
provenant de celui-ci, en direction de la sortie du sécheur. Cette pale héli- from it, towards the exit of the dryer. This pale heli
cotdale est suivie par deux pales mélangeuses 218-218 comportant chacune des crêtes 220 qui s'étendent parallèlement à J!axe longitudinal du rotor. Ensuite, il est prévu une paire de pales de mélange et d'avancement 223223 qui assurent à la fois le mélange et l'avancement de la matièretravaillée et qui comportent dans ce but des crêtes 224 s'étendant suivant un angle d'environ 450 par rapport à l'axe du rotor, le-bord avant étant décalé pour faire progresser la matière The cotdale is followed by two mixing blades 218-218 each having ridges 220 which extend parallel to the longitudinal axis of the rotor. Next, there is provided a pair of mixing and advancing blades 223223 which provide both mixing and advancement of the worked material and having for this purpose ridges 224 extending at an angle of about 450 per second. relative to the axis of the rotor, the leading edge being offset to advance the material
vers l'avant. On peut également prévoir, sur la longueur du rotor, une qua- forward. It is also possible to provide, over the length of the rotor, a quarter
trième pale 226-226 comportant des.crêtes qui sont orientées d'un certain angle par rapport à l'axe du rotor, le bord avant étant décalé dans la direction opposée à celui des pales d'avancement en vue de produite à lafois un mélange third blade 226-226 having ridges which are oriented at an angle to the axis of the rotor, the leading edge being offset in the direction opposite to that of the advancing blades to produce a mixture at the same time
et un retardement de l'avance de la matière travaillée. and delaying the feed of the worked material.
Ces pales de retardement coopèrent avec les pales restantes pour produire un mouvement de brassage vers l'arrière et vers l'avant en vue d'assurer un These retardation blades cooperate with the remaining blades to produce a rearward and forward brewing movement to provide
cisaillement et une subdivision efficaces de la matière en durcissement. effective shearing and subdivision of the hardening material.
L'angle de décalage des pales de retardement utilisées doit ttre choisi de façon à produire un certain degré de brassage vers l'arrière sans gtner le mouvement global d'avancement de la matière travaillée dans le sécheur. Il The offset angle of the retardation blades used should be chosen so as to produce a certain degree of backward stirring without affecting the overall movement of advancement of the material worked in the dryer. he
est évident qu'on pourrait utiliser différentes combinaisons de pales hélicoi- It is obvious that one could use different combinations of helicoidal blades
dales et de pales mélangeuses. Ainsi, on pourrait utiliser seulement des pales droites lorsqu'on désirerait établir un long temps de rétention et uniquement dales and mixing blades. Thus, one could use only straight blades when one wishes to establish a long time of retention and only
des pales hélicoïdales lorsqu'on désirerait établir un-court temps de rétention. helical blades when one wishes to establish a short retention time.
En adaptation a différetits impératifs de cisaillement et de temps de rétention, on peut par conséquent faire varier de façon appropriée le nombre relatif de pales droites d'avancement et de pales inclinées d'avancement et de retardement, In adapting to different shearing requirements and retention times, it is therefore possible to vary appropriately the relative number of straight blades of advancement and inclined blades advancement and retardation,
ainsi que leurs agencements.as well as their arrangements.
On peut utiliser d'autres combinaisons de rotor et d'éléments mélangeurs, en plus de celles décrites ci-dessus, à condition qu'elles remplissent les mtmes fonctions d'une façon semblable..Ainsi, une combinaison de rotor et d'éléments mélangeurs doit comporter des moyens permettant de faire progresser efficacement à la fois le concentrat et les particules sèches résultantes de Other combinations of rotor and mixing elements may be used, in addition to those described above, provided that they perform the same functions in a similar manner. Thus, a combination of rotor and elements mixers must include means to efficiently advance both the concentrate and the dry particles resulting from
l'entrée vers la sortie de l'appareil mélangeur à utiliser-comme sécheur confor- the inlet to the outlet of the mixer apparatus to be used as a dryer according to
mément à la présente invention. En outre, les intervalles et la coopération entre les éléments et surfaces fixes et mobiles doivent produire une action de in accordance with the present invention. In addition, the intervals and the cooperation between the fixed and mobile elements and surfaces must produce an action of
cisaillement suffisante pour enlever les couches durcies ou croûtes de concen- sufficient shear to remove cured layers or crusts from
trat sans provoquer un coincement du rotor. Le mouvement relatif des composants avec de tels jeux produit également une subdivision des masses solides de concentrat séché en formant des particules fines de poudre de déchets. Ces particules finement cisaillées ou broyées se sont avérées particulièrement avantageuses dans des opérations suivantes d'enrobage ou d'encapsulage par trat without causing jamming of the rotor. The relative movement of the components with such clearances also produces a subdivision of the solid masses of dried concentrate into fine particles of waste powder. These finely sheared or ground particles have proved particularly advantageous in subsequent coating or encapsulation operations.
matrice et elles ont permis d'obtenir finalement des déchets possédant d'excel- matrix and they finally made it possible to obtain waste with excellent
lentes caractéristiques.slow features.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes Of course, the present invention is not limited to the embodiments described and shown; it is susceptible of many variants
accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que. accessible to those skilled in the art, depending on the intended applications and without that.
l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. we do not deviate from the spirit of the invention.
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