RU2088986C1 - Filter-perlitic pulp hardening method - Google Patents

Abstract

FIELD: recovery of radioactive waste. SUBSTANCE: filter-perlitic pulps are hardened by including them in bitumen. To this end, filter-perlitic material is pre-crushed to loose weight of 0.45-0.60 g/cu.cm and pulp is introduced in molten bitumen and discharged to river. Compound obtained has filling degree for radioactive waste of 40-45 mass percent. EFFECT: facilitated procedure. 1 tbl

Description

Изобретение относится к переработке радиоактивных отходов и может быть использовано при отверждении отходов низкого и среднего уровней активности путем включения их в органические связующие битумы. The invention relates to the processing of radioactive waste and can be used in the curing of waste low and medium levels of activity by including them in organic binders.

Метод битумирования жидких радиоактивных отходов заключается в смещении раствора отходов с расплавленным битумом в аппарате (битуматоре), отгонке воды при 140 160^oC и последующей выгрузке полученного компаунда из аппарата. Указанный метод широко используется в России и за рубежом (Никифоров А.С. и др. Переработка и отверждение радиоактивных отходов АЭС. Атомная энергия, т. 55, вып.6, 1983).The method of bituminous liquid radioactive waste consists in displacing the waste solution with molten bitumen in the apparatus (bitumen), distilling off the water at 140 160 ^o C and then unloading the resulting compound from the apparatus. The indicated method is widely used in Russia and abroad (A. Nikiforov et al. Processing and solidification of radioactive waste from nuclear power plants. Atomic energy, vol. 55, issue 6, 1983).

Специфической категорией отходов является пульпа отработавшего фильтроперлита, образующаяся на АЭС с РБМК и радиохимических производствах. Применяемый в ядерной энергетике фильтроперлит (ТУ 21-31-44-82) представляет собой порошок с размером частиц около 80 мкм. Насыпная масса перлита не более 150 кг/м³, а удельная поверхность достигает 2 5 м²/г.A specific category of waste is spent filter perlite pulp formed at nuclear power plants with RBMK and radiochemical plants. Filtroperlite (TU 21-31-44-82) used in nuclear energy is a powder with a particle size of about 80 microns. The bulk density of perlite is not more than 150 kg / m ³ and the specific surface reaches 2 5 m ² / g.

Основными компонентами перлита являются оксид кремния 75% оксид алюминия 17% оксиды натрия и калия 7% а также оксиды ряда металлов. The main components of perlite are silicon oxide 75% alumina 17% sodium and potassium oxides 7% as well as a number of metal oxides.

Наиболее близким к изобретению является способ включения пульп отработавшего фильтроперлита в битумное связующее (Якушев М.Ф. Фомин Ю.К. и Давыдов В. И. Практика бутумирования ЖРО на установках периодического действия. Атомная энергия, т.49, вып.6, 1980, с.370 373). Closest to the invention is a method of incorporating spent filter perlite pulps into a bitumen binder (Yakushev M.F. Fomin Yu.K. and Davydov V.I. Practice of LRW butumming at batch plants. Atomic energy, vol. 49, issue 6, 1980 , p. 370 373).

Недостатком данного метода является ограничение степени наполнения битумного компаунда. Максимальная степень выполнения определяется недопущением получения компаунда с вязкостью более 4,0 Па•с (40 Пуаз) при рабочих температурах процесса 140 150^oC. При превышении указанных значений вязкости температура выгрузки компаунда из аппарата, например, при битумировании фильтроперлита, содержащего 15% продуктов коррозии (Fe(OH)₃, α Fe₂O₃), и степени наполнения выше 15% будет выше 160^oC. Компаунд в этом случае представляет собой очень густую, практически нетекучую массу. Повышение температуры до 180^oC для таких компаундов незначительно снижает их вязкость (до 2 3 Па•с). При увеличении степени наполнения до 20% получается крупинчатая масса, практически не имеющая связки между частицами наполнителя. Таким образом, для того чтобы исключить сильное загустевание компаунда, обеспечить равномерное перемешивание массы и предотвратить сбои в работе битуматора (забивка узла выгрузки, "козел" в аппарате и т.п.) максимальная степень включения фильтроперлита в битум не должна превышать 15%
Задача изобретения состояла в разработке процесса, позволяющего получить компаунд с более высоким содержанием в нем отходов фильтроперлита.The disadvantage of this method is the limitation of the degree of filling of the bitumen compound. The maximum degree of fulfillment is determined by the prevention of obtaining a compound with a viscosity of more than 4.0 Pa • s (40 Poise) at operating temperatures of the process 140 150 ^o C. If the specified viscosity values are exceeded, the temperature of unloading the compound from the apparatus, for example, when bituminizing filter perlite containing 15% products corrosion (Fe (OH) ₃ , α Fe ₂ O ₃ ), and the degree of filling above 15% will be above 160 ^o C. The compound in this case is a very thick, almost non-fluid mass. Raising the temperature to 180 ^o C for such compounds slightly reduces their viscosity (up to 2 3 Pa • s). With an increase in the degree of filling up to 20%, a grain-like mass is obtained that has practically no bond between the filler particles. Thus, in order to exclude strong thickening of the compound, to ensure uniform mixing of the mass and to prevent malfunctions in the operation of the bitumator (clogging of the discharge unit, “goat” in the apparatus, etc.), the maximum degree of inclusion of filter perlite in bitumen should not exceed 15%
The objective of the invention was to develop a process to obtain a compound with a higher content of filter perlite waste in it.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном способе отверждения фильтроперлитных пульп, содержащих радиоактивные отходы, путем включения пульп в расплавленный битум с последующей отгонкой влаги, перед включением в битум пульпы подвергают предварительной механической обработке измельчению. В ходе измельчения насыпной вес фильтроперлита увеличивают с 0,13 до 0,6 г/см³. Обработанный таким образом фильтроперлит затем смешивают с расплавленным битумом и отгоняют влагу. Содержание фильтроперлита в конечном продукте составляет 40 50% Соотношение объемов наполнитель: связующее при битумировании необработанного фильтроперлита составляет примерно 1,35:1. После механической обработки это соотношение увеличивается до величины 1,66:1, что, вероятно, связано с изменением формы зерна фильтроперлита и уменьшением объема закрытых пор. Вследствие этого, степень наполнения компаунда повышается до 40 50%
Увеличение степени наполнения с 10 15 до 40 50% позволяет в 4 5 раз уменьшить объем захораниваемого компаунда, что является основным экономическим эффектом ввиду высокой стоимости хранения, перевозки радиоактивных материалов. Положительным фактором изобретения является и соответствующее снижение расхода связующего (с 9 т до 1,2 1,5 на 1 т фильтроперлита).The essence of the invention lies in the fact that in the known method of hardening filter perlite pulps containing radioactive waste, by incorporating the pulps in the molten bitumen, followed by moisture distillation, the pulps are subjected to preliminary mechanical processing by grinding before incorporation into the bitumen. During grinding, the bulk density of filter perlite is increased from 0.13 to 0.6 g / cm ³ . The filter perlite thus treated is then mixed with molten bitumen and the moisture is distilled off. The content of filter perlite in the final product is 40 to 50%. The ratio of the volume of filler: binder when bituminizing untreated filter perlite is approximately 1.35: 1. After machining, this ratio increases to 1.66: 1, which is probably due to a change in the shape of the grain of filter perlite and a decrease in the volume of closed pores. As a result, the degree of filling of the compound increases to 40 50%
An increase in the degree of filling from 10 15 to 40 50% allows reducing the volume of the buried compound by 4–5 times, which is the main economic effect due to the high cost of storage and transportation of radioactive materials. A positive factor of the invention is the corresponding reduction in binder consumption (from 9 t to 1.2 1.5 per 1 t of filter perlite).

Пример 1. Пульпу фильтроперлита подвергали измельчению на механической дробилке до насыпного веса 0,6 г/см³. После этого полученную массу смешивали с расплавленным битумом марки БНД 60/90 из расчета 40% наполнения компаунда по сухому остатку. Смесь нагревалась до 140 150^oC и выдерживалась до полной отгонки воды. Полученный компаунд характеризуется остаточной влажностью менее одного процента и скоростью выщелачивания радионуклидов порядка 10^-5г/см²сут. Эти характеристики полностью отвечают требованиям, предъявляемым к захораниваемым отходам.Example 1. The pulp of filter perlite was subjected to grinding on a mechanical grinder to a bulk density of 0.6 g / cm ³ . After that, the resulting mass was mixed with molten bitumen grade BND 60/90 at the rate of 40% filling of the compound on a dry residue. The mixture was heated to 140 150 ^o C and maintained until the complete distillation of water. The resulting compound is characterized by a residual moisture content of less than one percent and a rate of leaching of radionuclides of the order of 10 ^-5 g / cm ² day. These characteristics fully meet the requirements for landfill waste.

Пример 2. Отработанную по примеру 1 пульпу фильтроперлита смешивали с расплавленным битумом из расчета 50% наполнения по сухому остатку. После нагрева до 140 150^oC смесь выдерживалась при этой температуре до полного обезвоживания. Остаточная влажность полученного компаунда составила менее 1% скорость выщелачивания радионуклидов порядка 10^-5г/см²сут.Example 2. The pulp of filter perlite worked out in Example 1 was mixed with molten bitumen at the rate of 50% filling by dry solids. After heating to 140-150 ^° C., the mixture was kept at this temperature until complete dehydration. The residual moisture content of the resulting compound was less than 1%, the rate of leaching of radionuclides of the order of 10 ^-5 g / cm ² day.

В таблице представлены возможные варианты осуществления процесса битумирования фильтроперлитных пульп. The table shows the possible options for the process of bitumen filtroperlite pulps.

Claims (1)

Способ отверждения фильтроперлитных пульп, содержащих радиоактивные отходы, путем включения их в расплавленный битум с последующей отгонкой воды, отличающийся тем, что фитроперлитные пульпы подвергают предварительному измельчению до насыпного веса 0,45 0,6 г/см³.A method for curing filter-perlite pulps containing radioactive waste by incorporating them into molten bitumen followed by distillation of water, characterized in that the phytperlite pulps are subjected to preliminary grinding to a bulk density of 0.45 0.6 g / cm ³ .

Images