RU2579151C1 - Method of recycling radionuclide-contaminated metal wastes - Google Patents

Method of recycling radionuclide-contaminated metal wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2579151C1
RU2579151C1 RU2014150889/07A RU2014150889A RU2579151C1 RU 2579151 C1 RU2579151 C1 RU 2579151C1 RU 2014150889/07 A RU2014150889/07 A RU 2014150889/07A RU 2014150889 A RU2014150889 A RU 2014150889A RU 2579151 C1 RU2579151 C1 RU 2579151C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waste
metal
wastes
melting
alloys
Prior art date
Application number
RU2014150889/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Тадеушевич Нестер
Владимир Петрович Бунтушкин
Константин Владимирович Козырев
Александр Павлович Лагунов
Александр Владимирович Татаринцев
Василий Николаевич Тюменцев
Константин Николаевич Тютелов
Андрей Александрович Федотов
Виктор Викторович Хмарин
Original Assignee
Алексей Тадеушевич Нестер
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Тадеушевич Нестер filed Critical Алексей Тадеушевич Нестер
Priority to RU2014150889/07A priority Critical patent/RU2579151C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2579151C1 publication Critical patent/RU2579151C1/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: processing and recycling of waste.
SUBSTANCE: invention relates to method of processing and recycling of metal wastes contaminated with radionuclides. Method involves fragmentation of wastes, control of radioactive contamination of fragments with calculation of permissible level, melting in induction furnace in air with addition of refining fluxes, guidance and removal of slag, pouring and control of metal ingots. At that, after monitoring radioactive contamination of waste in case of exceeding calculated permissible level, first thermal deactivation of all metal wastes is conducted by calcination in air at 700-800°C for 15-20 minutes with subsequent cooling to 30-40°C and vibration treatment with frequency of 2500-3000 oscillations/min and amplitude of oscillations of 0.5-2.0 mm for 4-6 minutes. Then recyclable wastes are divided into wastes of copper and alloys based thereon that are directed in re-melting, and wastes from ferrous alloys, which, before re-melting are subjected to additional mechanical deactivation for 20-30 minutes at shot-blasting plant. Melting of metal wastes of copper and alloys on its base is carried out separately from wastes of ferrous alloys, melting of whole range of metal wastes is performed with single guidance and single removal of entire volume of slag.
EFFECT: high efficiency of cleaning metal wastes from radionuclides, including by 60Co≈ in 3 times, by 106Ru≈ in 11 times, by 54Mn≈ in 4 times and reducing volume of secondary disposed radioactive wastes in comparison to prototype in 5-12 times.
1 cl, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам переработки и утилизации металлических отходов, загрязненных радионуклидами.The invention relates to metallurgy, and in particular to methods of processing and disposal of metal waste contaminated with radionuclides.

Отсутствие эффективных технологий по переработке и утилизации металлических радиоактивных отходов, накопившихся в результате деятельности по использованию ядерной энергии: демонтажа отработавших ресурс энергоблоков и других объектов ядерной энергетики и атомной промышленности, приводит в современном мире к непрерывному наращиванию их объемов. Поэтому проблема обращения с металлическими радиоактивными отходами является одной из сложных экологических проблем.The lack of effective technologies for the processing and disposal of metal radioactive waste that has accumulated as a result of the use of nuclear energy: the dismantling of spent power units and other nuclear energy and nuclear industry facilities in the modern world leads to a continuous increase in their volumes. Therefore, the problem of handling metal radioactive waste is one of the complex environmental problems.

Известно изобретение «Способ дезактивации радиоактивных металлических отходов и композитный шлакообразующий состав для дезактивации радиоактивных металлических отходов методом плавки» по патенту №2066496, заявка №94046423 с приоритетом от 17.05.1994 г., МПК G21F 9/30, опубликовано 10.09.1996 г.The invention is known "Method for the decontamination of radioactive metal waste and a composite slag-forming composition for the decontamination of radioactive metal waste by the smelting method" according to patent No. 2066496, application No. 94046423 with a priority of 05/17/1994, IPC G21F 9/30, published on 09/10/1996.

Согласно изобретению дезактивацию металлического лома осуществляют методом плавления в тигле частичной загрузки нерадиоактивных или радиоактивных металлических отходов без раскисления металла. После полного расплавления частичной загрузки производят дозагрузку тигля и плавление в нем без раскисления радиоактивных металлических отходов и удаление шлака с содержащимися в нем радионуклидами. Плавление всех загрузок металлических отходов производят в присутствии кислорода или воздуха над зеркалом расплава с внесением в тигель рафинирующих флюсов. Флюсы в порошкообразном состоянии перед загрузкой в тигель смешивают с минеральным вяжущим веществом с образованием композитного шлакообразующего состава, который наносят на металлические отходы перед их загрузкой в тигель до образования поверхностной пленки, полностью или частично покрывающей металлические отходы. Внесение рафинирующих флюсов при дозагрузках тигля осуществляют путем погружения в расплавленный металл металлических отходов, покрытых, как указано выше, пленкой из композитного шлакообразующего состава.According to the invention, metal scrap is decontaminated by melting in a crucible a partial load of non-radioactive or radioactive metal waste without deoxidizing the metal. After the partial load is completely melted, the crucible is reloaded and melted in it without deoxidation of the radioactive metal waste and slag is removed with the radionuclides contained in it. All downloads of metal waste are melted in the presence of oxygen or air above the melt mirror with refining fluxes introduced into the crucible. Powder fluxes are mixed with a mineral binder before being loaded into the crucible to form a composite slag-forming composition that is applied to the metal waste before being loaded into the crucible until a surface film is formed that completely or partially covers the metal waste. The introduction of refining fluxes during additional loading of the crucible is carried out by immersion in molten metal of metal waste coated, as described above, with a film of a composite slag-forming composition.

Описанный способ является технически сложным и не обеспечивает очистки металла до норм, допускающих его для неограниченного использования.The described method is technically complex and does not provide metal purification to standards that allow it for unlimited use.

Известна патентная заявка №2003117260 от 09.06.2003 г. на изобретение «Способ обработки содержащих радионуклиды металлических материалов», МПК G21F 9/28, опубликовано 20.12.2004 г.Known patent application No. 2003117260 from 06/09/2003 for the invention "Method for processing radionuclide-containing metallic materials", IPC G21F 9/28, published on 12/20/2004.

Описанный способ обработки включает окислительный обжиг и расплавление обожженного материала в присутствии флюсующих добавок с образованием металлического расплава и шлака, содержащего радионуклид, отделение шлака от металла, причем в качестве исходного металлического материала используют вторичные благородные металлы и сплавы на их основе, содержащие радионуклиды плутония, которые подвергают предварительному нагреву в вакууме или нейтральной атмосфере и изотермической выдержке, затем проводят окислительный обжиг и последующую плавку спеченного продукта в присутствии флюсующих добавок из смеси оксидов натрия, бора, кальция, кремния и флюорита или криолита, которые вводят в определенном количестве.The described processing method involves oxidative calcination and melting of the calcined material in the presence of fluxing additives with the formation of a metal melt and slag containing a radionuclide, the separation of slag from the metal, and secondary precious metals and alloys containing them containing plutonium radionuclides are used as the starting metal material, which subjected to preliminary heating in a vacuum or neutral atmosphere and isothermal exposure, then carry out oxidative firing and subsequent p shop sintered product in the presence of fluxing additives from a mixture of oxides of sodium, boron, calcium, silicon and fluorite or cryolite, which are introduced in a certain amount.

Данный способ утилизации ограничивается только благородными металлами и сплавами на их основе, которые составляют менее 0,1% от объема загрязненных радионуклидами металлических отходов в ядерной энергетике. Кроме того, обжиг отходов в атмосфере воздуха в данном случае не является термической дезактиваций, а его проводят только в целях спекания отдельных фрагментов.This method of disposal is limited only to precious metals and alloys based on them, which make up less than 0.1% of the volume of metal waste contaminated with radionuclides in nuclear energy. In addition, the burning of waste in an air atmosphere in this case is not thermal decontamination, but it is carried out only for the sintering of individual fragments.

Известно изобретение «Способ утилизации металлических отходов из сплавов на основе меди, загрязненных радионуклидами» по патенту №2004608, заявка №05046626 с приоритетом от 07.07.1992 г., МПК C22B 7/00, G21F 9/28, опубликовано 15.12.1993 г.The invention is known "Method for the disposal of metal waste from copper-based alloys contaminated with radionuclides" according to patent No. 2004608, application No. 05046626 with priority of 07/07/1992, IPC C22B 7/00, G21F 9/28, published on 12/15/1993.

В данном способе металлические отходы из сплавов на основе меди, загрязненные радионуклидами, подвергают разделке, контролируют радиоактивную загрязненность методом сравнения активности металла с активностью протяженного источника радия-226 в равновесии с дочерними продуктами путем измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения, плавят в индукционной печи в контролируемой зоне на воздухе с добавлением рафинирующих флюсов, имеющих температуру ликвидуса ниже точки плавления металлических отходов, наводят и удаляют шлак и разливают металл в изложницы с получением слитков.In this method, metal wastes from copper-based alloys contaminated with radionuclides are subjected to cutting, radioactive contamination is controlled by comparing the activity of a metal with the activity of an extended source of radium-226 in equilibrium with daughter products by measuring the exposure rate of gamma radiation, melted in an induction furnace in controlled zone in the air with the addition of refining fluxes having a liquidus temperature below the melting point of metal waste, induce and remove slag and decomposition Pour metal into ingot molds to produce ingots.

Данный способ относится только к утилизации отходов из сплавов на основе меди, а также предполагает многократное наведение и удаление шлака при переплавке меди и сплавов на ее основе. В этом случае образуется большое количество вторичных радиоактивных отходов в виде шлака, содержащего радионуклиды, которые требуют дальнейшего дорогостоящего захоронения.This method applies only to the disposal of waste from copper-based alloys, and also involves multiple guidance and removal of slag during the remelting of copper and alloys based on it. In this case, a large amount of secondary radioactive waste is generated in the form of slag containing radionuclides, which require further expensive disposal.

Известно изобретение «Способ утилизации отходов из черных сплавов, загрязненных радионуклидами, и установка для его осуществления» по патенту №1831879, заявка №05046627 с приоритетом от 07.07.1992 г., МПК C21C 5/52, C21C 7/076, опубликовано 20.01.1996 г. The invention is known "Method for the disposal of waste from ferrous alloys contaminated with radionuclides, and the installation for its implementation" according to patent No. 1831879, application No. 05046627 with priority of 07/07/1992, IPC C21C 5/52, C21C 7/076, published on 20.01. 1996 year

Согласно изобретению способ включает стадии разделки, контроля радиоактивной загрязненности, плавления в индукционной печи в контролируемой зоне с наведением и удалением шлака и разливкой металла в изложницы, а также стадию дезактивации перед плавлением при превышении допустимого уровня радиоактивной загрязненности отходов, при этом контроль радиоактивной загрязненности отходов проводят методом сравнения активности металла с активностью протяженного источника радия 226 в равновесии с дочерними продуктами путем измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения, плавление металлических отходов ведут на воздухе с добавлением рафинирующих флюсов, имеющих температуру ликвидуса ниже точки плавления металла без раскисления металла в тигле печи, а дезактивацию отходов проводят с применением методов, обеспечивающих глубокую очистку от радионуклидов с высоким сродством к металлу с использованием процессов жидкостной дезактивации.According to the invention, the method includes the stages of cutting, controlling radioactive contamination, melting in an induction furnace in a controlled area with guidance and removal of slag and pouring metal into the molds, as well as the stage of decontamination before melting when the permissible level of radioactive contamination of the waste is exceeded, while monitoring the radioactive contamination of the waste is carried out by comparing the activity of a metal with the activity of an extended source of radium 226 in equilibrium with its daughter products by measuring power the exposure dose of gamma radiation, the melting of metal waste is carried out in air with the addition of refining fluxes having a liquidus temperature below the melting point of the metal without deoxidizing the metal in the crucible of the furnace, and the waste is decontaminated using methods that provide deep cleaning of radionuclides with high affinity for metal with using liquid decontamination processes.

Известен «Способ утилизации металлических отходов, загрязненных радионуклидами» по патенту №2054225 (прототип), заявка №95103655 с приоритетом от 22.03.1995 г., МПК C22B 7/00, C21C 7/076, опубликовано 10.02.1996 г.The well-known "Method of disposal of metal waste contaminated with radionuclides" according to patent No. 2054225 (prototype), application No. 95103655 with priority of 03/22/1995, IPC C22B 7/00, C21C 7/076, published 02/10/1996.

Способ утилизации металлических отходов, загрязненных радионуклидами, включает разделку отходов, контроль радиоактивной загрязненности с расчетом допустимого уровня, плавление в индукционной печи на воздухе с добавлением рафинирующих флюсов, наведение и удаление шлака, разливку металла в изложницы и контроль слитков металла, при этом после стадии контроля радиоактивной загрязненности при превышении расчетного допустимого уровня осуществляют дезактивацию металлических отходов, плавление отходов проводят без раскисления металла с многократным дополнительным наведением и удалением шлака, а количество операций наведения и удаления шлака определяют по формуле:The method of disposal of metal waste contaminated with radionuclides includes waste cutting, monitoring of radioactive contamination with the calculation of the acceptable level, melting in an induction furnace in the air with the addition of refining fluxes, guiding and removing slag, casting metal into ingot molds and monitoring ingots of metal, after the control stage if the calculated permissible level is exceeded, metal waste is decontaminated, waste is melted without metal deoxidation with nogokratnym additional guidance and removal of slag and the amount of guidance and deslagging operations determined by the formula:

n=lg(C)/lg(T), где: n - количество операций наведения и удаления шлака;n = l g (C) / l g (T), where: n is the number of slag guidance and removal operations;

C - необходимая кратность удаления шлака;C is the required rate of slag removal;

T - кратность разбавления шлака за один цикл.T is the slag dilution ratio per cycle.

При этом дезактивацию металлических отходов осуществляют с применением методов жидкостной дезактивации, обеспечивающей глубокую очистку от радионуклидов с высоким сродством к металлу, а скаченный во время дополнительных операций наведения и удаления шлак используют в качестве рафинирующего флюса при переплавке последующей партии металлических отходов. Расширение диапазона утилизируемых отходов по составу достигается путем вовлечения в сортамент перерабатываемых отходов любых металлов, загрязненных радионуклидами, таких как углеродистых, нержавеющих, легированных сталей, цветных металлов и их сплавов, и т.п., применяющихся в атомной энергетике и промышленности.In this case, the metal waste is decontaminated using liquid decontamination methods that provide deep cleaning of radionuclides with high affinity for metal, and the slag downloaded during additional guidance and removal operations is used as a refining flux during remelting of a subsequent batch of metal waste. The expansion of the range of utilized waste in composition is achieved by involving in the range of processed waste any metals contaminated with radionuclides, such as carbon, stainless, alloy steels, non-ferrous metals and their alloys, etc., used in nuclear energy and industry.

В указанном выше Способе утилизации отходов из черных сплавов по патенту №1831879, так же, как и в Способе-прототипе утилизации металлических отходов широкого диапазона по патенту №2054225, при проведении глубокой очистки отходов методом жидкостной дезактивации образуется большой объем высокотоксичных (в том числе по F-) вторичных жидких радиоактивных отходов, требующих дальнейшей выпарки и заключения кубового остатка в цементную или битумную матрицу. В этих случаях затраты на переработку отходов значительно увеличиваются, а объем вторичных радиоактивных отходов возрастает до 20-25% от исходного объема подлежащих утилизации отходов.In the above Method for the disposal of ferrous alloy waste according to the patent No. 1831879, as well as in the Prototype Method for the recycling of metal waste of a wide range according to the patent No. 2054225, a large volume of highly toxic (including F - ) secondary liquid radioactive waste, requiring further evaporation and conclusion of the bottom residue in a cement or bitumen matrix. In these cases, the cost of waste processing increases significantly, and the volume of secondary radioactive waste increases to 20-25% of the original volume of waste to be disposed of.

Задачей изобретения является утилизация загрязненных радионуклидами металлических отходов широкого диапазона сортамента: как отходов из меди и сплавов на ее основе, так и отходов из черных сплавов (из нержавеющих и углеродистых сталей), которая позволяет вернуть металл в промышленность для его повторного неограниченного использования и при этом позволяет сократить объем подлежащих захоронению вторичных радиоактивных отходов.The objective of the invention is the disposal of contaminated radionuclides of metal waste of a wide range of assortment: both waste from copper and alloys based on it, and waste from ferrous alloys (from stainless and carbon steels), which allows you to return the metal to the industry for reuse without restriction and at the same time reduces the amount of secondary radioactive waste to be disposed of.

Задача решается за счет того, что способ утилизации загрязненных радионуклидами металлических отходов включает фрагментацию отходов, контроль радиоактивной загрязненности фрагментов отходов с расчетом допустимого уровня, плавление в индукционной печи на воздухе с добавлением рафинирующих флюсов, наведение и удаление шлака, разливку металла в изложницы и контроль слитков металла, при том, что после стадии контроля радиоактивной загрязненности отходов, при превышении расчетного допустимого уровня, осуществляют дезактивацию металлических отходов, при этом согласно изобретению после стадии контроля радиоактивной загрязненности отходов при превышении расчетного допустимого уровня сначала осуществляют термическую дезактивацию всех металлических отходов путем их прокаливания на воздухе при температуре 700-800°C в течение 15-20 мин с последующим охлаждением до 30-40°C и виброобработкой с частотой 2500-3000 колебаний в минуту и амплитудой колебаний 0,5-2,0 мм в течение 4-6 мин, после чего проводят операцию разделения всех перерабатываемых отходов на отходы из меди и сплавов на ее основе и отходы из черных сплавов (из нержавеющих и углеродистых сталей), причем отходы из меди и сплавов на ее основе направляют в переплавку, а отходы из черных сплавов перед переплавкой подвергают дополнительной механической дезактивации в течение 20-30 мин на дробеструйной установке, при этом плавление металлических отходов из меди и сплавов на ее основе проводят отдельно от отходов из нержавеющих и углеродистых сталей, притом что плавление всего сортамента металлических отходов проводят с однократным наведением и однократным удалением всего объема шлака.The problem is solved due to the fact that the method of disposal of metal waste contaminated with radionuclides includes waste fragmentation, monitoring of radioactive contamination of waste fragments with the calculation of the acceptable level, melting in an induction furnace in the air with the addition of refining fluxes, guiding and removing slag, casting metal into ingot molds and controlling ingots metal, despite the fact that after the stage of monitoring the radioactive contamination of waste, in excess of the calculated acceptable level, metal decontamination is carried out waste, in accordance with the invention, after the stage of monitoring the radioactive contamination of the waste when the calculated acceptable level is exceeded, the thermal decontamination of all metal waste is first carried out by calcining it in air at a temperature of 700-800 ° C for 15-20 minutes, followed by cooling to 30-40 ° C and vibration processing with a frequency of 2500-3000 vibrations per minute and an amplitude of oscillations of 0.5-2.0 mm for 4-6 minutes, after which the operation of separation of all processed waste into waste from copper and alloys based on it e and waste from ferrous alloys (from stainless and carbon steels), and waste from copper and alloys based on it is sent to remelting, and waste from ferrous alloys is subjected to additional mechanical deactivation before remelting for 20-30 minutes in a shot blasting machine, while melting of metal waste from copper and alloys based on it is carried out separately from waste from stainless and carbon steels, while the melting of the entire range of metal waste is carried out with a single guidance and a single removal of the whole its slag volume.

По сути заявляемого способа на первом этапе демонтированное и отработавшее свой ресурс оборудование подвергают разделке и фрагментации до размеров, позволяющих произвести загрузку фрагментов в плавильную печь.In fact, the proposed method at the first stage, the dismantled and used equipment is subjected to cutting and fragmentation to sizes that allow loading fragments into the smelting furnace.

Фрагментацию осуществляют с помощью ручной механической, газовой, плазменной резки и/или стационарными аллигаторными ножницами.Fragmentation is carried out using manual mechanical, gas, plasma cutting and / or stationary alligator shears.

Затем проводят контроль радиоактивной загрязненности фрагментов отходов с расчетом допустимого уровня. Контроль загрязненности проводят как переносными радиометрическими приборами, так и стационарным лабораторным прецезионным спектрометрическим оборудованием. По радиационным характеристикам отходы разделяются на пригодные к переплавке без дезактивации и отходы, требующие предварительной дезактивации перед переплавкой.Then, the radioactive contamination of the waste fragments is controlled with the calculation of the acceptable level. Contamination control is carried out both by portable radiometric devices, and stationary laboratory precision spectrometric equipment. According to the radiation characteristics, the waste is divided into suitable for re-melting without decontamination and waste requiring preliminary decontamination before re-melting.

То есть при превышении расчетного допустимого уровня радиоактивной загрязненности фрагментов отходов сначала осуществляют их термическую дезактивацию путем прокаливания на воздухе при температуре 700-800°C в течение 15-20 мин. Термическая дезактивация предназначена для удаления с поверхностей всех видов металлических радиоактивных отходов масел, красок и гидроокисей, а также обеспечивает глубокую очистку отходов из меди и сплавов на ее основе от всех радионуклидов. Прокалку осуществляют в электронагревательной печи в атмосферном воздухе в течение 15-20 мин при температуре 700-800°C. При этом лаки и краски выжигаются, гидроокиси теряют воду, уходят в аэрозоли и осаждаются на аэрозольных фильтрах.That is, when the calculated permissible level of radioactive contamination of waste fragments is exceeded, they are first decontaminated by calcination in air at a temperature of 700-800 ° C for 15-20 minutes. Thermal decontamination is designed to remove from the surfaces of all types of metal radioactive waste oils, paints and hydroxides, and also provides deep cleaning of waste from copper and its alloys from all radionuclides. Calcination is carried out in an electric heating furnace in atmospheric air for 15-20 minutes at a temperature of 700-800 ° C. In this case, varnishes and paints are burned out, hydroxides lose water, go into aerosols and are deposited on aerosol filters.

После охлаждения отходов, например, с помощью отсоса воздуха, до температуры 30-40°C, отходы для удаления окалины с поверхности подвергают виброобработке с частотой 2500-3000 колебаний в минуту и амплитудой колебаний 0,5-2,0 мм в течение 4-6 мин на вибрационной установке. При этом фрагменты отходов из меди и сплавов на ее основе проходят глубокую очистку от радионуклидов, в частности, таких как 60Co, 106Ru, 54Mn, которые являются определяющими при измерении удельной активности утилизированного металла и определении ее соответствия нормативу для неограниченного использования.After cooling the waste, for example, using air suction, to a temperature of 30-40 ° C, the waste to remove scale from the surface is subjected to vibration processing at a frequency of 2500-3000 vibrations per minute and an amplitude of 0.5-2.0 mm for 4- 6 minutes on a vibrating installation. Moreover, fragments of waste from copper and alloys based on it undergo deep purification from radionuclides, in particular, such as 60 Co, 106 Ru, 54 Mn, which are decisive in measuring the specific activity of a recycled metal and determining its compliance with the standard for unlimited use.

После виброобработки металлические отходы разделяют по сортаменту: на отходы из меди и сплавов на ее основе и отходы из черных сплавов (из нержавеющих и углеродистых сталей), перегружая их в разные контейнеры. После этого контейнеры с отходами из меди и сплавов на ее основе направляют в переплавку для получения слитков металла, пригодных для повторного неограниченного использования, а отходы из черных сплавов направляют на дополнительную механическую дезактивацию.After vibration processing, metal waste is divided according to assortment: waste from copper and alloys based on it and waste from ferrous alloys (from stainless and carbon steels), overloading them into different containers. After that, containers with waste from copper and alloys based on it are sent to remelting to obtain metal ingots suitable for repeated unlimited use, and waste from ferrous alloys is sent for additional mechanical decontamination.

Механическую дезактивацию металлических радиоактивных отходов из черных сплавов, прошедших процесс термической дезактивации, проводят на дробеструйной установке в течение 20-30 мин. При механической дезактивации происходит глубокая очистка отходов из углеродистой и нержавеющей стали от радионуклидов, имеющих высокое сродство к железу (60Co,106Ru,54Mn), которые невозможно вывести из металлических отходов методом плавления. После этого контейнеры с отходами из черных сплавов направляют в переплавку для получения слитков металла, пригодных для повторного неограниченного использования.The mechanical decontamination of metal radioactive waste from ferrous alloys that underwent the thermal decontamination process is carried out in a shot blasting machine for 20-30 minutes. With mechanical decontamination, deep waste from carbon and stainless steel is removed from radionuclides having a high affinity for iron ( 60 Co, 106 Ru, 54 Mn) that cannot be removed from metal waste by melting. After that, the containers with ferrous alloy waste are sent to remelting to obtain metal ingots suitable for repeated unlimited use.

В процессе работы дробеметных устройств дробеструйной установки дробь регенерируется, образуются вторичные твердые радиоактивные отходы (стружка, грубая пыль, дробь, тонкая пыль), которые собирают в металлические емкости для дальнейшего захоронения. Поэтому необходимо периодически контролировать уровень радиоактивного загрязнения дроби (~1 раз в сутки) и восполнять ее потерю в установке.During the operation of shot blasting devices of the shot blasting machine, the fraction is regenerated, secondary solid radioactive waste (chips, coarse dust, shot, fine dust) is formed, which is collected in metal containers for further disposal. Therefore, it is necessary to periodically monitor the level of radioactive contamination of the fraction (~ 1 time per day) and make up for its loss in the installation.

Плавку отходов из черных сплавов, меди и сплавов на ее основе производят в индукционных печах раздельно.Smelting of waste from ferrous alloys, copper and alloys based on it is carried out separately in induction furnaces.

При этом плавление всего сортамента металлических отходов проводят с однократным наведением и однократным удалением всего объема шлака, что значительно уменьшает объем вторичных радиоактивных отходов.Moreover, the entire range of metal waste is melted with a single guidance and a single removal of the entire volume of slag, which significantly reduces the volume of secondary radioactive waste.

После расплавления металла и удаления шлака из объема расплава берут пробу металла, которая после остывания проходит радиометрический контроль. Если удельная активность пробы соответствует существующим в РФ нормативам для неограниченного использования, то слитки металла в дальнейшем направляют для повторного неограниченного использования в промышленности.After melting the metal and removing slag from the volume of the melt, a metal sample is taken, which, after cooling, undergoes radiometric control. If the specific activity of the sample meets the standards in the Russian Federation for unlimited use, then the metal ingots are sent for reuse for unlimited use in industry.

В случае, если удельная активность пробы металла превышает указанный норматив, что в опытных плавках составило 0,5% общего количества переработанного металла, то такие слитки отбраковывают. Отбракованные слитки металла, как правило, фрагментируют и добавляют (в количестве 5-7%) в чистый расплав металла так, чтобы конечные слитки отвечали существующим нормативам удельной активности для неограниченного использования металла.If the specific activity of the metal sample exceeds the specified standard, which in experimental melts amounted to 0.5% of the total amount of processed metal, then such ingots are rejected. Rejected metal ingots, as a rule, are fragmented and added (in an amount of 5-7%) to a clean metal melt so that the final ingots meet the existing standards for specific activity for unlimited use of the metal.

Таким образом, основными стадиями способа утилизации загрязненных радионуклидами металлических отходов являются разделка и фрагментация загрязненного оборудования, глубокая малоотходная дезактивация, переплавка лома под слоем специальных рафинирующих флюсов и специальный контроль радиоактивной загрязненности на всех стадиях переработки, позволяющий надежно измерять удельную активность металла.Thus, the main stages of the method of disposal of metal waste contaminated with radionuclides are the cutting and fragmentation of contaminated equipment, deep low-waste decontamination, smelting of scrap under a layer of special refining fluxes and special control of radioactive contamination at all stages of processing, which allows reliable measurement of the specific activity of the metal.

Благодаря проведению предварительной термической дезактивации с последующей виброобработкой всех отходов и дополнительной механической дезактивации черных сплавов, позволяющих наводить и удалять шлак однократно, вторичные радиоактивные отходы (в виде шлаков и пылей) при применении данного способа составляют примерно 1-2% от общего количества утилизируемых отходов, а выбросы в окружающую среду радиоактивных и вредных химических веществ - не более 0,01% от предельно допустимых значений.Due to the preliminary thermal decontamination followed by vibration processing of all waste and additional mechanical decontamination of ferrous alloys, allowing to induce and remove slag once, the secondary radioactive waste (in the form of slag and dust) in the application of this method is approximately 1-2% of the total amount of waste, and emissions of radioactive and harmful chemicals into the environment - not more than 0.01% of the maximum permissible values.

Получаемые в результате осуществления данного способа утилизации металлических отходов слитки металла пригодны для повторного использования и не требуют в дальнейшем никаких дополнительных операций по их обработки, т.е. могут быть использованы непосредственно на металлургических комбинатах в качестве шихтовых слитков при выплавке сталей и сплавов.The metal ingots resulting from the implementation of this method for the disposal of metal waste are suitable for reuse and do not require any further processing operations, i.e. can be used directly at metallurgical plants as charge ingots in the smelting of steels and alloys.

Шихтовые слитки являются экологически безопасными при их любой последующей переработке. Равномерное распределение оставшихся радионуклидов по всему объему слитка существенно упрощает дозиметрический контроль и повышает его надежность. Кроме того, оставшиеся радионуклиды ввиду кристаллической аллотропии встраиваются в кристаллическую решетку очищенного металла слитков; именно поэтому их выход из кристаллической решетки в биосферу практически невозможен при любом дальнейшем использовании очищенного металла, в том числе при его переработке.Burden ingots are environmentally friendly during any subsequent processing. The uniform distribution of the remaining radionuclides throughout the ingot volume greatly simplifies dosimetric monitoring and increases its reliability. In addition, the remaining radionuclides due to crystalline allotropy are embedded in the crystal lattice of the purified metal ingots; that is why their exit from the crystal lattice into the biosphere is practically impossible with any further use of purified metal, including during its processing.

При повторном использовании металла, возвращаемого в обращение в виде слитков, выполняются положения МАГАТЭ: индивидуальные дозы облучения отдельных лиц населения не превышают 10 мкЗв в год, а коллективные дозы облучения - не более 1 чел. - Зв.When reusing metal returned to circulation in the form of ingots, the IAEA provisions are fulfilled: individual doses to individuals do not exceed 10 μSv per year, and collective doses to no more than 1 person. - Sound

Для оценки эффективности заявляемого способа утилизации металлических отходов были проведены опыты по переработке загрязненных радионуклидами отходов следующего сортамента:To assess the effectiveness of the proposed method for the disposal of metal waste, experiments were conducted on the processing of waste contaminated with radionuclides of the following assortment:

а) из меди;a) from copper;

б) из медно-никелевого сплава МНЖМц-5-1-1;b) from a copper-nickel alloy MNZHMts-5-1-1;

в) из черной стали марки Ст. 3;c) made of black steel grade Art. 3;

г) из нержавеющей стали марки Х18Н10Т.d) from stainless steel grade X18H10T.

При проведении опытов металлические отходы, загрязненные радионуклидами, каждого из указанного выше вида делили пополам и осуществляли переработку одной части по способу-прототипу, а другой части - заявленным способом.During the experiments, metal wastes contaminated with radionuclides were divided in half of each of the above types and processed one part using the prototype method, and the other part using the claimed method.

Переработку отходов из меди и медно-никелевого сплава МНЖМц-5-1-1 осуществляли по способу-прототипу путем переплавки с равномерным наведением первой порции флюса (2%-4% соответственно) в течение всей плавки и повторным добавлением флюса (2%-4% соответственно) после полного расплавления металла и удаления первой порции шлака. Переработку отходов из черных сплавов по способу-прототипу осуществляли с применением жидкостной дезактивации и последующей переплавки отходов с равномерным наведением первой порции 1% флюса в течение всей плавки и повторным добавлением 1% флюса после полного расплавления металла и удаления первой порции шлака.The processing of wastes from copper and copper-nickel alloy MNZHMts-5-1-1 was carried out according to the prototype method by remelting with uniform guidance of the first portion of the flux (2% -4%, respectively) during the whole melting and re-adding flux (2% -4 %, respectively) after complete melting of the metal and removal of the first portion of slag. The processing of waste from ferrous alloys according to the prototype method was carried out using liquid decontamination and subsequent re-melting of the waste with uniform induction of the first portion of 1% flux throughout the melting process and repeated addition of 1% flux after complete melting of the metal and removal of the first portion of slag.

По заявляемому способу сначала проводили предварительную термическую дезактивацию с последующей виброобработкой всех отходов и дополнительную механическую дезактивацию черных сплавов, а затем - плавку отходов с однократным наведением 0,04% флюса и удалением шлака.According to the claimed method, preliminary thermal decontamination was carried out, followed by vibration processing of all waste and additional mechanical decontamination of ferrous alloys, and then the waste was melted with a single induction of 0.04% flux and removal of slag.

Сравнительные данные по количеству образовавшихся вторичных радиоактивных отходов в результате утилизации загрязненные радионуклидами металлических отходов двумя указанными выше способами приведены в Таблице 1, а данные по степени их очистки от радионуклидов - в Таблице 2.Comparative data on the amount of secondary radioactive waste generated as a result of disposal of metal waste contaminated with radionuclides by the two above methods are shown in Table 1, and data on the degree of their purification from radionuclides is shown in Table 2.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Из приведенных в Таблице 1 данных следует, что количество вторичных радиоактивных отходов, образующихся при утилизации металлических отходов по способу-прототипу, в разы больше, чем при утилизации по заявляемому способу; для отходов из меди - в 4,6 раз; для отходов из медно-никелевого сплава МНЖМц-5-1-1 - в 9,5 раз; а для отходов из черных сплавов (черной стали Ст. 3 и нержавеющей стали Х18Н10Т) - в 12,4 раз больше.From the data shown in Table 1, it follows that the amount of secondary radioactive waste generated during the disposal of metal waste by the prototype method is many times greater than when disposed of by the claimed method; for waste from copper - 4.6 times; for waste from a copper-nickel alloy MNZHMts-5-1-1 - 9.5 times; and for waste from ferrous alloys (black steel Art. 3 and stainless steel X18H10T) - 12.4 times more.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Из сравнения данных, приведенных в Таблице 2, следует, что при утилизации металлических отходов по заявляемому способу коэффициент их очистки от радионуклидов превысил соответствующий коэффициент при их утилизации по способу-прототипу, в частности, при утилизации отходов из меди и медно-никелевого сплава МНЖМц-5-1-1: по 60Co - в 3 и 2,9 раз соответственно, по 106Ru - в 11 и 10,5 раз соответственно, по 54Mn - в 4 и 3,6 раз соответственно; а при утилизации отходов из черной стали Ст. 3 и нержавеющей стали Х18Н10Т: по 60Co - в 2,9 раза, по 106Ru - в 10,5 раз, по 54Mn - в 3,6 раз.From a comparison of the data shown in Table 2, it follows that when disposing of metal waste according to the claimed method, the coefficient of their purification from radionuclides exceeded the corresponding coefficient when disposing of it according to the prototype method, in particular, when disposing of waste from copper and copper-nickel alloy MNZHMts- 5-1-1: 60 Co each — 3 and 2.9 times, respectively, 106 Ru — 11 and 10.5 times, respectively, 54 Mn — 4 and 3.6 times, respectively; and when disposing of waste from black steel 3 and X18H10T stainless steel: 60 Co each — 2.9 times, 106 Ru each — 10.5 times, 54 Mn each — 3.6 times.

Таким образом, результаты проведенных опытов по переработке и утилизации загрязненных радионуклидами металлических отходов различного сортамента подтвердили более высокую эффективность заявляемого способа по сравнению со способом-прототипом.Thus, the results of experiments on the processing and disposal of contaminated with radionuclides metal waste of various assortment confirmed the higher efficiency of the proposed method in comparison with the prototype method.

Заявляемый способ позволяет вернуть металл в промышленность для его повторного неограниченного использования и сократить объем захораниваемых вторичных радиоактивных отходов в 5-12 раз по сравнению с прототипом.The inventive method allows you to return the metal to the industry for its repeated unlimited use and reduce the amount of buried secondary radioactive waste by 5-12 times compared with the prototype.

Осуществление заявляемого способа утилизации загрязненных радионуклидами металлических отходов может быть проиллюстрировано следующими примерами.The implementation of the proposed method for the disposal of contaminated radionuclides of metal waste can be illustrated by the following examples.

Пример 1.Example 1

Для переработки было взято 2000 кг металлических радиоактивных отходов с объекта ядерной энергетики в виде демонтированного и отработавшего свой ресурс оборудования, которое было подвергнуто разделке и фрагментации до габаритных размеров не более 500×500 мм для возможности загрузки фрагментов в плавильную печь.For processing, 2000 kg of metal radioactive waste was taken from a nuclear power facility in the form of dismantled and spent equipment, which was cut and fragmented to an overall size of not more than 500 × 500 mm for the possibility of loading fragments into a melting furnace.

Фрагментацию осуществляли с помощью отрезного абразивного станка и установки кислородно-пропановой резки.Fragmentation was carried out using a cutting abrasive machine and an installation of oxygen-propane cutting.

Далее фрагменты отходов загрузили в три технологических оборотных контейнера из черной стали объемом 0,8 м3, по 70-800 кг в контейнер, и направили их по одному в измерительную камеру для контроля радиоактивной загрязненности. Уровень радиоактивной загрязненности отходов во всех контейнерах превысил расчетный допустимый уровень. После измерения радиоактивной загрязненности отходов контейнеры с фрагментами направили на участок термической дезактивации.Then the waste fragments were loaded into three technological recyclable containers made of black steel with a volume of 0.8 m 3 , 70-800 kg each into a container, and sent them one at a time to a measuring chamber to control radioactive contamination. The level of radioactive contamination of waste in all containers exceeded the calculated acceptable level. After measuring the radioactive contamination of the waste, containers with fragments were sent to the thermal decontamination site.

Если бы превышения расчетного допустимого уровня активности не было, отходы все равно направили бы на участок термической дезактивации для удаления органических включений (масла, краски), после чего их направили бы на участок переплавки.If there was no excess of the calculated permissible level of activity, the waste would still be sent to the thermal decontamination site to remove organic impurities (oil, paint), after which they would be sent to the remelting site.

На участке термической дезактивации проводили прокалку отходов в электронагревательной печи ПВП-1000/11 в атмосферном воздухе печи в течение 15 минут при температуре 700°C последовательно по одному контейнеру. При этом на фрагментах отходов выгорели все масла и краски. После остывания отходов до 400°C каждый из контейнеров с отходами извлекали из печи и устанавливали под поворотный зонт для охлаждения на воздухе и удаления образующихся аэрозолей, газов и пыли. Поворотный зонт (кожух) отсоса соединен с системой газоочистки, снабженный фильтрами грубой и тонкой очистки. За счет отсоса воздуха от контейнера помещенные в него отходы охлаждали до температуры 30°C.At the thermal decontamination section, the waste was calcined in the PVP-1000/11 electric heating furnace in the atmospheric air of the furnace for 15 minutes at a temperature of 700 ° C in a single container. At the same time, all oils and paints burned out on waste fragments. After cooling the waste to 400 ° C, each of the waste containers was removed from the furnace and installed under a rotary umbrella to cool in air and remove the resulting aerosols, gases and dust. The swivel umbrella (casing) of the suction is connected to the gas cleaning system, equipped with coarse and fine filters. Due to the suction of air from the container, the waste placed in it was cooled to a temperature of 30 ° C.

После этого каждый из контейнеров с отходами устанавливали на вибрационную установку и подвергали виброобработке в течение 4 мин с частотой 2500 колебаний в минуту и амплитудой 0,5 мм, в результате чего вся окалина с поверхности отходов была удалена (стряхнута), превратившись в пыль.After that, each of the waste containers was mounted on a vibrating unit and subjected to vibration processing for 4 min with a frequency of 2500 vibrations per minute and an amplitude of 0.5 mm, as a result of which all the scale from the surface of the waste was removed (shaken), turning into dust.

После виброобработки металлические отходы разделили по сортаменту, перегрузив их с помощью кран-балки в разные контейнеры: 1 контейнер (400 кг) с отходами из сплавов на основе меди и 2 контейнера (1600 кг) с отходами из нержавеющих сталей.After vibration processing, the metal waste was sorted according to assortment, reloaded using a crane beam into different containers: 1 container (400 kg) with waste from copper-based alloys and 2 containers (1600 kg) with waste from stainless steels.

Контейнер с отходами из сплавов на основе меди направили в измерительную камеру для контроля радиоактивной загрязненности. Замеры подтвердили, что проведение термической дезактивации с последующей виброобработкой обеспечило у отходов из сплавов на основе меди глубокую очистку от всех радионуклидов, в т.ч. от таких как 60Co, 106Ru, 54Mn, до допустимых норм.The container with the waste from copper-based alloys was sent to a measuring chamber to control radioactive contamination. The measurements confirmed that thermal deactivation followed by vibration processing provided for the deep cleaning of all radionuclides from wastes from copper-based alloys, including from such as 60 Co, 106 Ru, 54 Mn, to acceptable standards.

После контроля радиоактивной загрязненности контейнер с отходами из сплавов на основе меди направили на участок переплавки для получения слитков металла.After controlling the radioactive contamination, the container with the waste from copper-based alloys was sent to the remelting site to obtain metal ingots.

Контейнеры с отходами из нержавеющих сталей, прошедших термическую дезактивацию с последующей виброобработкой, направили на участок механической дезактивации. Механическую дезактивацию радиоактивных отходов из нержавеющих сталей проводили в течение 10 мин на дробеструйной установке 34GN-5M, которая смонтирована в комплекте с погрузчиком 34FP-5 и установкой газоочистки (пылесборник PC 2-12 и фильтр тонкой очистки "Ультра-лок").Containers with waste from stainless steels that underwent thermal decontamination followed by vibration processing were sent to the mechanical decontamination site. Mechanical decontamination of radioactive waste from stainless steels was carried out for 10 min on a 34GN-5M shot blasting machine, which was mounted complete with a 34FP-5 loader and a gas purification unit (PC 2-12 dust collector and UltraLok fine filter).

Для дезактивации отходы выгружали из технологических контейнеров в ковш погрузчика партиями по 500 кг и загружали в рабочую камеру установки 34GN-5M, после чего закрывали дверь, включали рабочий конвейер, дробеметные устройства и обрабатывали отходы 10 минут. После этого выключали дробеметные устройства, останавливали рабочий конвейер и открывали разгрузочную дверь. Обратным ходом рабочего конвейера отдезактивированные отходы выгружали из установки 34GN-5M в два «чистых» технологических контейнера, которые затем были вывезены погрузчиком с участка механической дезактивации и установлены на тележку узла радиационного контроля.For decontamination, the waste was unloaded from technological containers into the loader bucket in batches of 500 kg and loaded into the 34GN-5M working chamber, after which the door was closed, the working conveyor, shot blasting devices were turned on and the waste was processed for 10 minutes. After that, shot blasting devices were turned off, the working conveyor was stopped, and the unloading door was opened. By reverse working conveyor belt, the decontaminated waste was discharged from the 34GN-5M installation into two “clean” technological containers, which were then taken out by a loader from the mechanical decontamination site and mounted on the trolley of the radiation monitoring unit.

При этом образовавшиеся в процессе работы дробеструйной установки вторичные твердые радиоактивные отходы в виде стружки, грубой и тонкой пыли, дроби были собраны в металлические бочки и направлены для захоронения.At the same time, secondary solid radioactive waste formed during the operation of the shot blasting machine in the form of shavings, coarse and fine dust, and fractions were collected in metal barrels and sent for disposal.

Замеры степени радиоактивной загрязненности отходов из нержавеющих сталей подтвердили, что проведение термической дезактивации с последующей виброобработкой и механическая дезактивация обеспечили их глубокую очистку от всех радионуклидов, в т.ч. от 60Co, 106Ru, 54Mn, до допустимых норм.Measurements of the degree of radioactive contamination of waste from stainless steels confirmed that thermal decontamination followed by vibration processing and mechanical decontamination ensured their deep cleaning of all radionuclides, including from 60 Co, 106 Ru, 54 Mn, to acceptable standards.

После измерений радиоактивной загрязненности контейнеры с отходами из нержавеющих сталей направили на участок переплавки для получения слитков металла.After measurements of radioactive contamination, containers with waste from stainless steels were sent to the remelting site to obtain metal ingots.

Плавку отходов проводили в индукционных печах УИП-800-1,0-1,0×2 с объемом тигля по металлу в 1,0 т с однократным наведением и однократным удалением всего объема шлака, причем плавку отходов из сплавов на основе меди (400 кг) проводили в один прием под слоем рафинирующих флюсов в количестве 0,16 кг отдельно от отходов из нержавеющих сталей (1600 кг), которые плавили в два приема (по 800 кг) под слоем рафинирующих флюсов по 0,32 кг в каждой плавке (0,04% от веса загруженного металла). После полного расплавления и небольшого перегрева металла во всех плавках удаляли образовавшийся шлак, общее количество которого составило 1,0 кг (0,05% от веса металла).Waste was melted in induction furnaces UIP-800-1.0-1.0 × 1.0 × 2 with a metal crucible volume of 1.0 t with a single guidance and a single removal of the entire slag volume, and waste melting from copper-based alloys (400 kg ) was carried out in one step under a layer of refining fluxes in an amount of 0.16 kg separately from waste from stainless steels (1600 kg), which were smelted in two steps (800 kg) under a layer of refining fluxes of 0.32 kg in each heat (0 , 04% of the weight of the loaded metal). After complete melting and slight overheating of the metal in all melts, the resulting slag was removed, the total amount of which was 1.0 kg (0.05% by weight of the metal).

Во время всех плавок из расплава брали пробы металла, которые после остывания прошли радиометрический контроль, подтвердивший, что удельная активность переработанных металлов (сплавов на основе меди и нержавеющих сталей) соответствует существующим нормативам на неограниченное использование металла в промышленности.During all melts, metal samples were taken from the melt, which, after cooling, underwent radiometric control, which confirmed that the specific activity of the processed metals (copper-based alloys and stainless steels) complies with the existing standards for unlimited metal use in industry.

Расплавленный металл после отбора проб и их радиационного контроля был разлит в изложницы. После остывания образовавшиеся слитки по 400 кг (1 слиток из сплавов на основе меди и 4 слитка из нержавеющих сталей) были извлечены из изложниц и отправлены на склад чистого металла.After sampling and their radiation control, molten metal was poured into molds. After cooling, the resulting ingots of 400 kg (1 ingot of copper-based alloys and 4 ingots of stainless steel) were removed from the molds and sent to a pure metal warehouse.

Шлак и использованные футеровочные материалы с радионуклидами, перешедшими в них из металла, были направлены на захоронение.Slag and used lining materials with radionuclides transferred to them from metal were sent for disposal.

Таким образом, в результате проведенной утилизации партии в 2000 кг загрязненных радионуклидами металлических отходов, описанной примере 1, было получено 5 слитков металла по 400 кг: 1 - из сплавов на основе меди и 4 - из нержавеющих сталей, коэффициенты очистки которых от важнейших радионуклидов для обоих видов сплавов составили значения: по 60Co - 2000, по 106Ru - 1000, по 54Mn - 2000, и которые являются пригодными для повторного неограниченного использования в промышленности.Thus, as a result of the disposal of a batch of 2000 kg of metal waste contaminated with radionuclides described in Example 1, 5 metal ingots of 400 kg were obtained: 1 from copper-based alloys and 4 from stainless steels, the purification coefficients of which are from the most important radionuclides for of both types of alloys amounted to: 60 Co - 2000, 106 Ru - 1000, 54 Mn - 2000, and which are suitable for repeated unlimited use in industry.

При этом общее количество вторичных радиоактивных отходов с учетом термической и механической дезактивации составило 38 кг, т.е. 1,9% от общего веса переработанных металлических отходов.Moreover, the total amount of secondary radioactive waste, taking into account thermal and mechanical decontamination, was 38 kg, i.e. 1.9% of the total weight of recycled metal waste.

Пример 2.Example 2

Для переработки была взята такая же партия в 2000 кг металлических радиоактивных отходов с объекта ядерной энергетики в виде демонтированного и отработавшего свой ресурс оборудования с аналогичным указанному в Примере 1 сортаментом, которое было подвергнуто разделке и фрагментации до габаритных размеров, не превышающих 500×500 мм, для возможности загрузки фрагментов в плавильную печь.For processing, the same batch of 2000 kg of metal radioactive waste was taken from a nuclear power facility in the form of dismantled and spent equipment with the same assortment specified in Example 1, which was cut and fragmented to overall dimensions not exceeding 500 × 500 mm, for the possibility of loading fragments into the melting furnace.

После фрагментации процесс переработки и утилизации данной партии металлических отходов осуществляли аналогично тому, как это указано в Примере 1, за исключением следующих отличий:After fragmentation, the processing and disposal of this batch of metal waste was carried out in the same way as indicated in Example 1, except for the following differences:

- термическую дезактивацию всех металлических отходов проводили путем их прокаливания на воздухе при температуре 800°C в течение 20 мин с последующим охлаждением до 40°C;- thermal decontamination of all metal wastes was carried out by calcining them in air at a temperature of 800 ° C for 20 minutes, followed by cooling to 40 ° C;

- виброобработку всех металлических отходов проводили на вибрационной установке в течение 6 мин с частотой 3000 колебаний в минуту и амплитудой 2,0 мм;- vibration processing of all metal waste was carried out on a vibrating installation for 6 min with a frequency of 3000 vibrations per minute and an amplitude of 2.0 mm;

- механическую дезактивацию отходов из нержавеющих сталей проводили на дробеструйной установке в течение 20 мин.- mechanical decontamination of waste from stainless steels was carried out in a shot blasting machine for 20 minutes.

В результате проведенной переработки и утилизации другой партии 2000 кг загрязненных радионуклидами металлических отходов, описанной в примере 2, было получено 5 слитков металла по 400 кг: 1 - из сплавов на основе меди и 4 - из нержавеющих сталей, коэффициенты очистки которых от важнейших радионуклидов для обоих видов сплавов составили значения: по 60Co - 2100, по 106Ru - 1100, по 54Mn - 2100, и которые являются пригодными для повторного неограниченного использования в промышленности.As a result of processing and disposal of another batch of 2000 kg of metal waste contaminated with radionuclides described in Example 2, 5 metal ingots of 400 kg each were obtained: 1 from copper-based alloys and 4 from stainless steels, the purification coefficients of which are from the most important radionuclides for of both types of alloys amounted to: 60 Co - 2100, 106 Ru - 1100, 54 Mn - 2100, and which are suitable for repeated unlimited use in industry.

При этом общее количество вторичных радиоактивных отходов с учетом термической и механической дезактивации составило 40 кг, т.е. 2,0% от общего веса переработанных металлических отходов.Moreover, the total amount of secondary radioactive waste, taking into account thermal and mechanical decontamination, was 40 kg, i.e. 2.0% of the total weight of recycled metal waste.

Claims (1)

Способ утилизации загрязненных радионуклидами металлических отходов, включающий фрагментацию отходов, контроль радиоактивной загрязненности фрагментов отходов с расчетом допустимого уровня, плавление в индукционной печи на воздухе с добавлением рафинирующих флюсов, наведение и удаление шлака, разливку металла в изложницы и контроль слитков металла, при том, что после стадии контроля радиоактивной загрязненности отходов, при превышении расчетного допустимого уровня, осуществляют дезактивацию металлических отходов, отличающийся тем, что после стадии контроля радиоактивной загрязненности отходов при превышении расчетного допустимого уровня сначала осуществляют термическую дезактивацию всех металлических отходов путем их прокаливания на воздухе при температуре 700-800°C в течение 15-20 мин с последующим охлаждением до 30-40°C и виброобработкой с частотой 2500-3000 колебаний в минуту и амплитудой колебаний 0,5-2,0 мм в течение 4-6 мин, после чего металлические отходы разделяют на отходы из меди и сплавов на ее основе и отходы из нержавеющих и углеродистых сталей (черных сплавов), причем отходы из меди и сплавов на ее основе направляют в переплавку, а отходы из черных сплавов перед переплавкой подвергают дополнительной механической дезактивации в течение 20-30 мин на дробеструйной установке, при этом плавление металлических отходов из меди и сплавов на ее основе проводят отдельно от отходов из черных сплавов, притом что плавление всего сортамента металлических отходов проводят с однократным наведением и однократным удалением всего объема шлака. A method of disposing of metal waste contaminated with radionuclides, including fragmentation of waste, monitoring of radioactive contamination of waste fragments with the calculation of the acceptable level, melting in an induction furnace in the air with the addition of refining fluxes, guiding and removing slag, casting metal into ingot molds and monitoring ingots of metal, despite the fact that after the stage of monitoring the radioactive contamination of the waste, when the calculated acceptable level is exceeded, metal waste is decontaminated, differing in that after the stage of monitoring the radioactive contamination of the waste when the calculated acceptable level is exceeded, the thermal decontamination of all metallic waste is first carried out by calcining it in air at a temperature of 700-800 ° C for 15-20 minutes, followed by cooling to 30-40 ° C and vibration processing with with a frequency of 2500-3000 vibrations per minute and an oscillation amplitude of 0.5-2.0 mm for 4-6 minutes, after which the metal waste is divided into waste from copper and its alloys and waste from stainless and carbon steels (ferrous alloys) , etc than waste from copper and alloys based on it is sent to remelting, and waste from ferrous alloys before remelting is subjected to additional mechanical decontamination for 20-30 minutes in a shot blasting machine, while the melting of metal waste from copper and alloys based on it is carried out separately from waste from ferrous alloys, despite the fact that the entire range of metal waste is melted with a single guidance and a single removal of the entire volume of slag.
RU2014150889/07A 2014-12-15 2014-12-15 Method of recycling radionuclide-contaminated metal wastes RU2579151C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150889/07A RU2579151C1 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Method of recycling radionuclide-contaminated metal wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150889/07A RU2579151C1 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Method of recycling radionuclide-contaminated metal wastes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2579151C1 true RU2579151C1 (en) 2016-04-10

Family

ID=55793299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014150889/07A RU2579151C1 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Method of recycling radionuclide-contaminated metal wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2579151C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114131032A (en) * 2021-11-27 2022-03-04 南华大学 Special steel shot preparation system for removing nuclear waste metal radioactivity
CN114155986A (en) * 2021-11-27 2022-03-08 南华大学 Decontamination system for radionuclide scrap metal

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5489734A (en) * 1991-11-07 1996-02-06 Molten Metal Technology, Inc. Method for producing a non-radioactive product from a radioactive waste
RU2054225C1 (en) * 1995-03-22 1996-02-10 Акционерное общество закрытого типа "ЭКОМЕТ - С" METHOD FOR DISPOSAL OF METAL WASTE CONTAMINATED BY RADIONUCLIDES
RU31049U1 (en) * 2003-01-08 2003-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие научно-исследовательское, проектно-технологическое бюро "Онега" Modular Radioactive Waste Management System

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5489734A (en) * 1991-11-07 1996-02-06 Molten Metal Technology, Inc. Method for producing a non-radioactive product from a radioactive waste
RU2054225C1 (en) * 1995-03-22 1996-02-10 Акционерное общество закрытого типа "ЭКОМЕТ - С" METHOD FOR DISPOSAL OF METAL WASTE CONTAMINATED BY RADIONUCLIDES
RU31049U1 (en) * 2003-01-08 2003-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие научно-исследовательское, проектно-технологическое бюро "Онега" Modular Radioactive Waste Management System

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114131032A (en) * 2021-11-27 2022-03-04 南华大学 Special steel shot preparation system for removing nuclear waste metal radioactivity
CN114155986A (en) * 2021-11-27 2022-03-08 南华大学 Decontamination system for radionuclide scrap metal
CN114155986B (en) * 2021-11-27 2024-02-06 南华大学 Decontamination system for radioactive nuclear waste metal
CN114131032B (en) * 2021-11-27 2024-05-28 南华大学 Special steel shot preparation system for removing nuclear waste metal radioactivity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8829261B2 (en) Method of treating radioactive metal waste using melt decontamination
US9253825B2 (en) Melting apparatus for melt decontamination of radioactive metal waste
RU2579151C1 (en) Method of recycling radionuclide-contaminated metal wastes
Laputka et al. A review of recent advances in pyrometallurgical process measurement and modeling, and their applications to process improvement
KR102073272B1 (en) The Melting Decontamination Equipment for Radioactive Metal Waste
JP5800636B2 (en) Radioactive metal waste treatment equipment
WO2013095197A1 (en) Method for processing solid radioactive waste
JP6599869B2 (en) Process and apparatus for reprocessing asbestos-containing steel scrap
GB2146166A (en) Equipment for reclaiming radioactive metallic components from spent nuclear power plants
Matino et al. Evaluation of a BOF slag recovery treatment combining experimental and simulation studies
Mandal et al. Smelting of industrial solid waste for recovery of aluminum: effect of charge material
RU2765028C1 (en) Method for recycling radioactive waste generated during destruction of irradiated fuel assemblies of fast neutron reactors by induction slag remelting in cold crucible
JP2020032345A (en) Method for suppressing elution of boron in boron-including material, and method for production of treatment material for boron elution suppression
RU2521035C2 (en) Method of recovery of secondary platinum with radioactive plutonium contamination
ITMI940308A1 (en) PROCESS FOR OBTAINING METALS THAT CAN BE USED WITHOUT DAMAGE FROM RADIOACTIVELY CONTAMINATED MIXED METAL SCRAP
Nowacki et al. Environment-friendly management of iron-bearing metallurgical waste
RU2075126C1 (en) Disassembled radioactively contaminated equipment reprocessing method and scheme for it realizing
Lukarski et al. Possibilities of Optimizing the Processing of Metallic Radioaktive Waste
Quade et al. Melting of low-level radioactive non-ferrous metal for release
Cavendish Treatment of metallic wastes by smelting
Quade et al. Waste Minimization by Melting–Recycling of Radioactive Metals: 20 Years Operation of the Melting Plant CARLA by Siempelkamp Nukleartechnik GmbH
Min et al. Partitioning ratio of depleted uranium during a melt decontamination by arc melting
Buckentin et al. Radioactive scrap metal decontamination technology assessment report
Dildin et al. Theoretical and Experimental Research on Possibility of Deep Processing Slag of Foundry Manufacture
LUKARSKI et al. Comparison of Technologies for Metal Radioactive Waste Decontamination