HU215906B - Kiöntőanyag és eljárás annak alkalmazásával szilárd tömb képzésére - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya egy kiöntőanyag és annak alkalmazása szilárd tömbképzésére, különösen főlyékőny veszélyes hűlladékők megkötésére. Akiöntőanyag vizet tartalmazó főlyadékkal vagy iszapsze ű anyaggalérintkezésbe kerülve megszilárdűló cementálóanyagőt tartalmaz, és akövetkező összetevők X kőmpőzíciójú keveréke: A összetevő:cementálóanyag, B összetevő: diszperziót elősegítő anyag, Dösszetevő: kötőanyag. A találmány értelmében az X kőmpőzíciójú kiöntőanyag granűlátűm vagypellet főrmátűmú őlyan öndiszpergáló anyag, amelyben a szemcsékátlagős átmérője vagy hőssza nagyőbb, mint 0,5 mm; valami t azösszetevők aránya A összetevő: 10–95 tömegszázalék, Bösszetevő: 2–75 tömegszázalék, D összetevő:0,1–10 tömegszázalék, amelyek együttesen 100 tömegszázalékőt tesznekki; tővábbá külön-külön az A és B összetevők mindegyike őlyan pőr,amelynek átlagős szemcsemérete kisebb, mint 25 mm. A találmányszerinti eljárás szilárd tömb képzésére úgy történik, hőgy vizettartalmazó főlyadékhőz vagy iszapszerű anyaghőz az előzőek szerintigranűlátűm vagy pellet főrmátűmú, öndiszpergáló, X kőm őzíciójúkiöntőanyagőt adagőlnak, és az adagőlást őlyan menynyiségben végzik,hőgy a kiöntőanyag a térfőgat egészében vagy annak összefüggőrétegében szétőszőlva köt meg, és alkőt szilárd tömböt. ŕ

Description

A találmány tárgya egy kiöntőanyag és annak alkalmazási eljárása szilárd tömb képzésére.

Kiöntőanyagok és cementszerű anyagok széles körben alkalmazást nyertek szilárd tömbök kialakításához, amikor is az adott por alakú anyaghoz vizet adnak hozzá. Ezek az anyagok nemcsak az építőiparban, beton készítéséhez, hanem egyéb speciális célokra is használatosak, így például veszélyes hulladékok konténerekben való lezárására. Ilyen veszélyes hulladékok például a különféle radioaktív hulladékok.

Szokásos módon amint az ilyen kiöntőanyaghoz hozzáadják a vizet, azt azonnal keverni kell. A keverés sok időt vesz igénybe és költséges, különleges alkalmazásoknál szigorú ellenőrzést és elővigyázatosságot követel. Például amikor folyékony vagy iszapszerű radioaktív hulladékokat zárnak le, a cementet és a folyékony vagy iszapszerű anyagot együtt kell keverni. Ezután a keverésre használt eszközt fertőtleníteni kell, ami veszélyes, időigényes és költséges.

A WO 9215 536 szerinti megoldás a keverésre szolgáló eszköz kiküszöbölését célozza. Itt nukleáris hulladék anyag megkötését végzik, ahol azonban a hulladéknak vízhez hasonlóan folyékonynak kell lennie. Mint az le is van írva, a veszélyes folyadékhoz való hozzáöntéssel, szivattyúzással keverik össze a por alakú cementáló, tehát víztartalmú anyag hatására megszilárduló anyagot a megkötendő folyadékkal. A cementálóanyag tartalmazhat továbbá vízelnyelő, hidrofobizáló, vagy egyéb adalékot. Azonban az öntés, szivattyúzás közben az áramlás nem kielégítően végzi el a szilárd por és a folyadék egyenletes elegyítését, a diszpergálást. Itt a kiöntőanyag nem tartalmaz kifejezetten sem a diszperziót elősegítő anyagot, sem kötőanyagot, amely utóbbi kellően összetartaná a pellet szemcséit, amíg az adalék kifejtheti hatását. A kiöntőanyag itt kifejezetten por alakú. Többek között ebből adódóan hátránya a megoldásnak az elégtelen diszpergáló, szétoszlató hatás, a rossz keveredés.

Az FR 2403 308 számú szabadalmi leírásban javasolták a pellet formátumot, azonban itt más probléma megoldását tűzték ki célul, nevezetesen a cement kezelésében és tárolásában jelentkező azon gond leküzdését, amely ezen anyag könnyen szálló por formátumából adódik. Erre a feladatra javasolták a préselt, tömörített pellet formátumot, amely megoldást is nyújtott az adott feladatra. Bár megemlítik habképző és duzzadó adalékok opcionális alkalmazását, azonban ezek nem állnak szoros összefüggésben a találmánnyal megoldani kívánt problémával. Nem említenek semmilyen szert sem, amely diszperziót segítene elő kiöntőanyagkénti alkalmazásokban.

Jelen találmányunk újszerű kiöntőanyagot kínál, annak alkalmazási eljárását is ideértve, amely lehetővé teszi a vizet tartalmazó folyadék vagy iszapszerű anyag lezárását, megkötését azáltal, hogy abból egy szilárd tömb keletkezik, és ezen lezárás végrehajtása során nincsen szükség a hagyományos módon való mechanikai keverésre.

A jelen találmány szerinti kiöntőanyag vizet tartalmazó folyadékkal vagy iszapszerű anyaggal érintkezésbe kerülve megszilárduló cementálóanyagot tartalmaz, és a következő összetevők X kompozíciójú keveréke:

A összetevő: cementálóanyag,

B összetevő: diszperziót elősegítő anyag,

D összetevő: kötőanyag.

A találmány értelmében az X kompozíciójú kiöntőanyag granulátum vagy pellet formátumú olyan öndiszpergáló anyag, amelyben a szemcsék átlagos átmérője vagy hossza nagyobb, mint 0,5 mm; valamint az összetevők aránya

A összetevő: 10-95 tömegszázalék,

B összetevő: 2-75 tömegszázalék,

D összetevő: 0,1-10 tömegszázalék, amelyek együttesen 100 tömegszázalékot tesznek ki; továbbá külön-külön az A és B összetevők mindegyike olyan por, amelynek átlagos szemcsemérete kisebb, mint 25 pm.

Célszerű, ha az A és B összetevők átlagos szemcsemérete kisebb, mint 10 pm.

Az anyag továbbá tartalmazhat az X kompozíción túl egyéb opcionális adalékokat, mint például keménységnövelő szert, semleges töltőanyagot, szilárdságfokozó szálakat, habosítószert, vagy bioaktív anyagot. Célszerű, ha a granulátum vagy pellet formátumú anyag átlagos átmérője vagy hossza 1 és 25 mm közé esik. Ezen pellet geometriai formája lehet gömb, gömbszerű alakzat, kocka, kockaszerű alakzat, henger vagy egyéb alkalmas forma. A pellet formátum használatának az a célja, hogy nagy likacsokat biztosítson, amely növeli a térfogategységre jutó felvehető folyékony vagy iszapszerű anyagot.

A találmány szerinti eljárás szilárd tömb képzésére úgy történik, hogy vizet tartalmazó folyadékhoz vagy iszapszerű anyaghoz az előzőek szerinti granulátum vagy pellet formátumú, öndiszpergáló, X kompozíciójú kiöntőanyagot adagolunk, és az adagolást olyan mennyiségben végezzük, hogy a kiöntőanyag a térfogat egészében vagy annak összefüggő rétegében szétoszolva köt meg és alkot szilárd tömböt.

A folyékony vagy iszapszerű anyag tartalmazhat veszélyes anyagot, például radioaktív hulladékot, és konténerbe zárható, például rozsdamentes acél tartályba. Az eljárás szerint képzett szilárd tömb tartalmazhat egy záróréteget vagy -testet, amely alkalmas módon elszigeteli a konténer tartalmát.

A térfogat egészében vagy annak összefüggő rétegében meghatározás azt jelenti, hogy a tartályban levő folyadék vagy iszapszerű anyag úgy is megköthető, hogy csak egy zárókéreg szilárdul meg, belül mint egy magot alkotva megmarad a folyadék vagy iszapszerű anyag. A kéreg vastagsága más szempontoktól - például a későbbi elhelyezési környezettől - függően kerül megállapításra, amely nem lehet tárgya jelen találmányunknak. Ezen kéreg összefüggő réteget kell hogy alkosson a megbízható zárás érdekében. Technikailag ez például úgy alakítható ki, hogy a tartályban egy második, belső falazatot helyezünk el, amely olyan perforációval van ellátva, amely kisebb a pellet szemcseméreténél, így az a két fal közötti térrészben marad, és csak itt képződik szilárd kéreg.

HU 215 906 Β

A jelen találmány meglepő és egyben előnyös lehetőséget nyújt folyadékok vagy iszapszerű anyagok lezárására, különösen veszélyes, például radioaktív hulladékok esetében, amikor is nincsen szükség arra a költséges lépésre, hogy a bezárandó folyadékot vagy iszapszerű anyagot a megszilárdulást előidéző anyaggal keverni kellene, vagy erre megfelelő iszapszerű keverékké kellene más mechanikai módszerrel alakítani, mint az egyébként szokásos.

A fentiek szerinti A, B, C és D összetevőket tartalmazó cementes kompozíció ismert az US 3579366 lajstromszámú szabadalomból. Ezen kompozíciót tartalmazó anyagok a hagyományos cement adalékaként, a kötéskori zsugorodás csökkentésére használatosak. Az ezzel adalékolt cementet még mindig el kell vízzel keverni, a hagyományos módon. Ezek a korábban alkalmazott adalékanyagok alkalmatlanok ana, hogy keverés nélkül lehetővé tegyék a folyékony hulladék lekötését. Itt az összetevőkre való szétesés folyamata már lezajlana, mire a folyékony hulladékot a cementmátrixhoz adnák.

Egy X kompozícióban az A összetevő lehet egy ismert szervetlen cementszerű, más néven cementálóanyag, amely vízzel megszilárdul. Az ilyen anyagok általában elemi alkotóként tartalmaznak oxidokat, olyan fémek aluminátjait és szilikátjait mint a kalcium, magnézium, ólom és vanádium. Portlandcement, gipsz, bauxitcement vagy ezek keveréke egyaránt megfelelő. A megfelelő mennyiségű A összetevő előnyösen pellet formájában van az X kompozícióban eloszlatva, hogy a vízzel való reakció révén a megfelelő kötés, cementáció bekövetkezzék.

A B összetevő egy olyan anyag, amely a szilárd részek folyadékban való diszpergálását a kettő közötti reakció elősegítése érdekében megnöveli. Lehet egy vagy több vízben jól oldódó só, például kalcium-nitrát és/vagy nátrium-karbonát.

A B összetevőben továbbá lehet olyan ismert diszpergálóanyag is, amely gázt szabadít fel, és amely a folyadékban való diszperziót éppen ezen gáztermelődés által fokozza. Például az US 3 579 366 olyan esetet ír le, amikor a diszpergálóanyag legalább egyik összetevője emelt hőmérsékleten legalább egy gázt fejleszt, amely emelt hőmérsékletet az X kompozíció reakcióhője biztosítja. A B összetevőben lehet például ammónium-karbonát, ammónium-bikarbonát és karbamid. Ezek használatának az az előnye, hogy teljes egészében gázzá bomlanak, szilárd anyag nem marad vissza. Az anyagot bármikor hozzá lehet adni a keverékhez a granulálás, illetve a pelletizálás előtt.

Egy másik hatásmechanizmus értelmében a B összetevőt tartalmazó diszpergálóanyag több összetevő keverékeként is előállhat, az egyiket a karbonát- vagy bikarbonátsók közül, a másikat az enyhe savak, így például a citromsav, a borkősav közüli kiválasztva. Mivel ezen összetevők keveréke majdnem azonnal reakcióba lép, így ezeket közvetlenül a granulálás, illetve a pelletizálás előtt adjuk hozzá, ezért a gázzá való bomlás javarészben a használatkor keletkező reakcióhő révén megy végbe. A B összetevő egy további lehetséges kivitelében finoman eloszlatott fém, például alumíniumrészecskék és enyhe savak, így például citromsav, vagy borkősav vannak jelen. Ez a keverék hidrogént szabadít fel.

A C összetevő 5-50 tömeg%-ban egy vagy több agyagot, vagy olyan vegyi anyagot tartalmaz, mint például a gumiarábikum. A C összetevő feladata, hogy elnyelje a vizet, megduzzadjon, és szabályozott módon ellensúlyozza a zsugorodást, ezáltal kifogástalan, repedésektől mentes anyag jöjjön létre, nagyobb mennyiségű víz vagy iszap megkötése váljon lehetővé.

A D összetevő vízből és/vagy egy vagy több vízoldékony szerves folyadékból áll, például egy vagy több szilárdulást kiváltó, ismert kötőanyagból, amely jól oldódik vízben és más összetevőkkel nem lép reakcióba. Ilyen például a sztearinsav, a cellulóz-éterek közül például a metil-cellulóz, az etilén-oxid polimerjei és kopolimerjei, a karboxi-vinil-polimerek, polietilénglikolok, poli(vinil-alkohol)-ok.

Az X kompozíciót alkotó anyagokat, az A-D összetevőket és az opcionális adalékokat összekeveqük vagy malomban összeőröljük. Hagyományos granulátumvagy pelletkészítő berendezésekkel állítjuk elő a kívánt termékformátumot. A granulátum vagy pellet kezelésére például hevítést alkalmazhatunk, hogy az elnyerje kívánt minőségét. A helyes összetételi arány, szemcseméret, és az összetevőket összetartó ragasztó kötőerő olyan granulátum vagy pellet végterméket eredményez, amelyben:

(a) A ragasztó kötőerő kellően összetartja az összetevőket a felhasználást megelőző tárolás alatt;

(b) A folyadékkal való érintkezésbe kerülés után az összetevők megfelelően szétoszlanak;

(c) A szétoszlást követően az anyag megköt, megszilárdul a folyadékban való szétoszlás, diszperzió után.

A használat során az X kompozíciót alkotó anyagok granulátum- vagy pelletrészecskéit megfelelő adagolóval a konténerben levő, veszélyes anyagot tartalmazó folyékony vagy iszapszerű anyaghoz adagoljuk. A konténer lehet egy rozsdamentes acél tartály. Természetesen fordítva is eljárhatunk, a granulátum- vagy pelletrészecskéket töltjük a konténerbe, és a veszélyes anyagot tartalmazó folyékony vagy iszapszerű anyagot adjuk ehhez hozzá. Bármelyik esetet tekintsük is, a hozzáadást követően a konténert megfelelő ideig, mondjuk 24-48 óráig, esetleg tovább, akár 7 napig is állni hagyjuk, hogy az X kompozíciót alkotó anyagok eloszoljanak a folyékony vagy iszapszerű anyaggal együtt, reakcióba lépjenek a vízzel, és egy szilárd, az anyagot megkötő tömböt alkossanak. A kötés által a megkötődő szilárd anyag magába záija a veszélyes anyagot, mindezt úgy, hogy szivárgás, kijutás ne fordulhasson elő a kötés után a konténer szállítása, tárolása közben.

A találmányt a továbbiakban példákkal illusztráljuk.

1. példa

A pelletet a fenti módon úgy állítottuk elő, hogy a következő tömegszázalékban megadott összetevőket kevertük össze:

20% portlandcement

70% nátrium-karbonát

10% víz (lassan adagolva)

HU 215 906 Β

Az így előállított pelletet kemencében hőkezeltük (250 °C-ig terjedő hőmérséklet-tartományban, a pontos előírásoknak és az elérni kívánt tulajdonságoknak megfelelően), közvetlenül az előállítást követően, majd nedvesség vagy szén-dioxid hatásától elzártan tároltuk, például száraz silóban vagy zsákokban.

2. példa

A pelletet ismét a fent leírt módon állítottuk elő, most a következő tömegszázalékban megadott összetevőket kevertük össze:

90% portlandcement 2,5% citromsav 2,5% nátrium-karbonát 0,5% kötőanyag 4,5% duzzadó adalék

Az így előállított pelletet közvetlenül az előállítást követően kemencében hőkezeltük, majd a levegőből származó nedvesség vagy szén-dioxid hatásától elzártan tároltuk.

Claims (9)

1. Kiöntőanyag, amely vizet tartalmazó folyadékkal vagy iszapszerű anyaggal érintkezésbe kerülve megszilárduló cementálöanyagot tartalmaz, és amely a következő összetevők X kompozíciójú keveréke:

A összetevő: cementál anyag,

B összetevő: diszperziót elősegítő anyag,

D összetevő: kötőanyag, azzal jellemezve, hogy az X kompozíciójú kiöntőanyag granulátum vagy pellet formátumú olyan öndiszpergáló anyag, amelyben a szemcsék átlagos átmérője vagy hossza nagyobb, mint 0,5 mm; valamint az összetevők aránya

A összetevő: 10-95 tömegszázalék,

B összetevő: 2-75 tömegszázalék,

D összetevő: 0,1 -10 tömegszázalék, amelyek együttesen 100 tömegszázalékot tesznek ki;

továbbá külön-külön az A és B összetevők mindegyike olyan por, amelynek átlagos szemcsemérete kisebb, mint 25 pm.

2. Az 1. igénypont szerinti kiöntőanyag, azzal jellemezve, hogy az X kompozícióban van továbbá egy:

C összetevő: egy duzzadó adalék, amely az X kompozíció 0-50 tömegszázalék közötti hányadát alkotja.

3. A 2. igénypont szerinti kiöntőanyag, azzal jellemezve, hogy a C összetevő olyan por, amelynek átlagos szemcsemérete kisebb, mint 25 pm.

4. Az 1., 2. vagy 3. igénypont szerinti kiöntőanyag, azzal jellemezve, hogy a vizet tartalmazó folyadék vagy iszapszerű anyag veszélyes hulladék.

5. Az 1. igénypont szerinti kiöntőanyag, azzal jellemezve, hogy a pellet formátumú X kompozíció a következő tömegszázalékban megadott összetevőket tartalmazza :

20% portlandcement,

70% nátrium-karbonát,

10% víz.

6. Az 1. igénypont szerinti kiöntőanyag, azzal jellemezve, hogy a pellet formátumú X kompozíció a következő tömegszázalékban megadott összetevőket tartalmazza:

90% portlandcement,

2,5% citromsav,

2,5% nátrium-karbonát,

0,5% kötőanyag,

4,5% duzzadó adalék.

7. Eljárás szilárd tömb képzésére vizet tartalmazó folyadékkal vagy iszapszerű anyaggal, amelynek során egy kiöntőanyagot adagolunk a folyadékhoz vagy iszapszerű anyaghoz, olyan mennyiségben, amelyben a kiöntőanyag a folyadék vagy iszapszerű anyag térfogatának egészében vagy annak összefüggő rétegében diszpergálni és szilárd tömböt alkotni képes, és amely kiöntőanyag cementálöanyagot tartalmaz, azzal jellemezve, hogy kiöntőanyagként az 1. igénypont szerinti granulátum vagy pellet formátumú, öndiszpergáló, X kompozíciójú kiöntőanyagot alkalmazzuk.

8. A 7. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a folyadékként vagy iszapszerű anyagként veszélyes hulladékanyagot használunk, amelyet tartályba zárunk.

9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilárd tömbként egy záróréteget vagy -testet alakítunk ki, amellyel zártan körülszigeteljük a tartályban belül levő folyadékot vagy iszapszerű anyagot.