RU2737663C1 - Induction furnace with cold crucible for vitrification of hlw - Google Patents

Abstract

FIELD: furnaces and ovens.SUBSTANCE: invention relates to melting devices operating using induction melting in cold crucible (IMCC). Induction furnace for melting of oxide materials and glass, including for vitrification of HLW, containing inductor, metal water-cooled sectional crucible with induction drain device of hot type. Bottom part of the crucible and the inductor are made in the form of a cone. Inductor coils are located opposite cone part of crucible. In lower part of cone there is a drain device with drain flange and drain tube, which is equipped with additional inductor. Drain flange is made welded with lower end faces of crucible sections. On the flange periphery, radial cuts are made for filling with refractory fire-resistant dielectric material.EFFECT: invention allows increasing induction furnace service life.1 cl, 9 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к плавильным устройствам, работающим с использованием метода индукционной плавки в холодном тигле (ИПХТ), предназначенным для плавки непроводящих материалов, таких как: оксиды и их сплавы, стекла, бориды, карбиды и нитриды, и может быть использовано для иммобилизации радиоактивных отходов, в частности, для отверждения плавлением или остекловывания высокоактивных отходов (ВАО), в том числе содержащих благородные металлы платиновой группы, препятствующие нормальной работе плавильных устройств.The proposed invention relates to melting devices operating using the cold crucible induction melting (IPCT) method, designed for melting non-conductive materials, such as oxides and their alloys, glasses, borides, carbides and nitrides, and can be used to immobilize radioactive waste , in particular, for solidification by melting or vitrification of high-level waste (HLW), including those containing noble metals of the platinum group, which interfere with the normal operation of melting devices.

В настоящее время наиболее эффективным способом утилизации ВАО является их остекловывание, так как оно представляет наиболее безопасный способ долговременной консервации радиоактивных отходов в форме, которая позволяет изолировать опасные радионуклиды от биосферы на длительные периоды времени. Слив стекла в бидоны является одной из наиболее важных операций процесса остекловывания, для осуществления которой необходима высоконадежная система с длительным сроком службы.At present, the most effective way of HLW disposal is their vitrification, since it is the safest way of long-term conservation of radioactive waste in a form that allows you to isolate hazardous radionuclides from the biosphere for long periods of time. Draining glass into cans is one of the most important operations of the vitrification process and requires a highly reliable system with a long service life.

Известна плавильная печь для остекловывания РАО с керамическим тиглем и резистивным нагревом с помощью погружных электродов - [VEK Experiences at Pamela and Karlsruhe. W.

, G. Roth, W. Tobie, K. Weiβ, W. Wernz. EM-30 Next Generation Melter Technology Workshop, March 3-5, 2010, Washington, D.C.] (Фиг. 1). Печь состоит из керамического тигля с дном конусной формы, выполненного с углом конуса 45 градусов для удаления благородных металлов, и погружных электродов для реализации прямого резистивного нагрева расплава стекла в ванне. Печь так же имеет металлическое горячее индукционное сливное устройство. После расплавления ВАО с флюсом, гомогенизации и осветления расплава стекла происходит образование в расплаве корольков благородных металлов платиновой группы, которые благодаря большей плотности скапливаются на дне ванны, и требуется слить расплав стекла с корольками благородных металлов. Эти корольки препятствуют сливу расплава, поскольку увеличивают его вязкость, а так же могут шунтировать нагрев основной ванны расплава погружными электродами. Далее, открывается выпускное отверстие в дне конуса тигля, включается сливной индуктор, нагревающий сливную трубку, и расплав с благородными металлами выливается из тигля благодаря конусной части дна тигля.Known melting furnace for vitrification of radioactive waste with a ceramic crucible and resistive heating using submersible electrodes - [VEK Experiences at Pamela and Karlsruhe. W.

, G. Roth, W. Tobie, K. Weiβ, W. Wernz. EM-30 Next Generation Melter Technology Workshop, March 3-5, 2010, Washington, DC] (Fig. 1). The furnace consists of a ceramic crucible with a conical bottom, made with a cone angle of 45 degrees to remove precious metals, and submersible electrodes for direct resistive heating of the glass melt in the bath. The oven also has a metal hot induction drain. After melting HLW with flux, homogenization and clarification of the glass melt, beads of noble metals of the platinum group are formed in the melt, which, due to their higher density, accumulate at the bottom of the bath, and it is required to drain the glass melt with beads of noble metals. These beads prevent the melt from draining, as they increase its viscosity, and can also bypass the heating of the main bath of the melt by immersed electrodes. Further, the outlet opening in the bottom of the crucible cone opens, the drain inductor is turned on, heating the drain tube, and the melt with precious metals is poured out of the crucible due to the conical part of the crucible bottom.

Недостатком этого устройства является использование керамического тигля и погружных электродов в расплаве стекла, что приводит к их растворению и снижению срока службы плавильного устройства. Слив расплава ускоряет растворение материала электродов и керамического тигля и дополнительно снижает срок службы печи. В результате чего необходимо останавливать работу многотонной печи и проводить ее дорогостоящую дистанционную замену с эксклюзивным захоронением в могильник.The disadvantage of this device is the use of a ceramic crucible and submersible electrodes in the glass melt, which leads to their dissolution and a decrease in the service life of the melting device. Draining the melt accelerates the dissolution of the electrode and ceramic crucible material and further reduces the furnace life. As a result, it is necessary to stop the operation of the multi-ton furnace and carry out its expensive remote replacement with exclusive burial in a repository.

Также известна плавильная печь для остекловывания РАО с металлическим тиглем и резистивными косвенными нагревателями прямого пропускания тока - [World Premiere Industrial Vitrification of High Level Liquid Waste Produced by Uranium/Molybdenum Fuel Reprocessing in La Hague's Cold Crucible Melter.

Didierlaurent, Eric Chauvin, Jean Francois Hollebecque, Jacques Lacombe, Christian Mesnil, Catherine Veyer, Olivier Pinet. WM2014 Conference, March 2 - 6, 2014, 14035, Phoenix, Arizona, USA], содержащая металлический тигель с дном конусной формы, косвенные нагреватели сопротивления, обеспечивающие нагрев металлического тигля и стекла внутри этого тигля. Нагреватели располагаются вокруг металлического тигля и косвенным образом путем теплопередачи обеспечивают нагрев тигля и внутреннего его пространства, в том числе и расплава стекла. Нагреватели являются теплоизолированными с помощью керамической футеровки и теплоизоляции, что увеличивает массу и габариты печи. Конусная форма дна металлического тигля способствует удалению благородных металлов ВАО с расплавом стекла при его сливе.Also known is a melting furnace for vitrification of radioactive waste with a metal crucible and indirect direct current resistive heaters - [World Premiere Industrial Vitrification of High Level Liquid Waste Produced by Uranium / Molybdenum Fuel Reprocessing in La Hague's Cold Crucible Melter.

Didierlaurent, Eric Chauvin, Jean Francois Hollebecque, Jacques Lacombe, Christian Mesnil, Catherine Veyer, Olivier Pinet. WM2014 Conference, March 2 - 6, 2014, 14035, Phoenix, Arizona, USA], containing a metal crucible with a tapered bottom, indirect resistance heaters that heat the metal crucible and glass inside this crucible. Heaters are located around a metal crucible and indirectly through heat transfer provide heating of the crucible and its internal space, including the glass melt. The heaters are thermally insulated with ceramic lining and thermal insulation, which increases the weight and dimensions of the furnace. The conical shape of the bottom of the metal crucible facilitates the removal of HLW precious metals from the glass melt when it is drained.

К недостаткам данного устройства относятся низкий срок службы нагревателей сопротивления, обусловленный окислением провода нагревателя и контактным подведением тока/напряжения к нагревателям. А, также устройство имеет другой недостаток первого аналога - растворение металлического тигля в расплаве стекла. Эти два фактора снижают срок службы печи, что требует частой ее замены и больших затрат на дистанционное удаление печи с громоздкой и тяжелой керамической футеровкой. Слив расплава ускоряет растворение металла горячего тигля и дополнительно снижает срок службы печи.The disadvantages of this device include the low service life of resistance heaters due to oxidation of the heater wire and contact supply of current / voltage to the heaters. And, also, the device has another drawback of the first analogue - the dissolution of a metal crucible in a glass melt. These two factors reduce the life of the kiln, requiring frequent replacement and high costs for remote removal of the kiln with bulky and heavy ceramic lining. Draining the melt accelerates the dissolution of the hot crucible metal and further reduces the furnace life.

Также известна плавильная печь для остекловывания РАО, [The Industrial Feedback and R&D Ensure the Longevity of French Vitrification Facilities. Christian Ladirat, Jean-Francois Hollebecque, Eric Chauvin. Waste Management, 2015 - March 17, 2015, 15503] (Фиг. 2), содержащая индуктор, металлический водоохлаждаемый секционированный холодный тигель цилиндрической формы (Фиг. 3), в дне которого установлено индукционное горячее сливное устройство.Also known is a melting furnace for vitrification of radioactive waste, [The Industrial Feedback and R&D Ensure the Longevity of French Vitrification Facilities. Christian Ladirat, Jean-Francois Hollebecque, Eric Chauvin. Waste Management, 2015 - March 17, 2015, 15503] (Fig. 2), containing an inductor, a metal water-cooled sectional cold crucible of cylindrical shape (Fig. 3), in the bottom of which an induction hot drain device is installed.

К недостаткам данного устройства-аналога относятся проблема накопления корольков благородных металлов на плоском дне тигля, что создает трудность их удаления со сливаемым расплавом стекла. Благородные металлы в основном платиновой группы, содержащиеся в ВАО, не взаимодействуют с расплавом стекла и, благодаря более высокой плотности, скапливаются на плоском дне ванны расплава (Фиг. 3). Концентрация благородных металлов увеличивает электропроводность расплава в донных слоях ванны расплава, и ухудшает их нагрев, увеличивается вязкость расплава, и ухудшаются условия донного слива расплава. Даже несмотря на возможность слива расплава в тигле остается донный гарнисаж, который после каждого слива расплава увеличивается по толщине, что в итоге приводит к образованию стеклянной пробки, а, следовательно, и к невозможности проведения дальнейших сливов расплава и остановке работы печи. Срок службы печи снижается и возрастают затраты на дистанционное удаление и захоронение холодного тигля. Тигель удаляют с большим количеством высокорадиоактивного стекла, и требуются изготовление и дистанционная установка нового холодного тигля без участия человека, что так же увеличивает стоимость работы установки остекловывания и снижает надежность работы оборудования.The disadvantages of this analog device include the problem of accumulation of beads of noble metals on the flat bottom of the crucible, which makes it difficult to remove them from the drained glass melt. Precious metals, mainly of the platinum group, contained in the HLW, do not interact with the glass melt and, due to their higher density, accumulate on the flat bottom of the melt bath (Fig. 3). The concentration of noble metals increases the electrical conductivity of the melt in the bottom layers of the melt bath, and worsens their heating, increases the viscosity of the melt, and worsens the conditions for bottom drainage of the melt. Even though the melt can be drained in the crucible, a bottom skull remains, which after each melt discharge increases in thickness, which ultimately leads to the formation of a glass plug, and, consequently, to the impossibility of further melt discharge and stopping the furnace operation. Furnace life is reduced and the cost of remote disposal and disposal of the cold crucible increases. The crucible is removed with a large amount of highly radioactive glass, and requires the manufacture and remote installation of a new cold crucible without human intervention, which also increases the cost of the vitrification plant and reduces the reliability of the equipment.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является индукционная плавильная печь с холодным (водоохлаждаемым) тиглем для остекловывания ВАО, которая принята за прототип [Лопух Д.Б., Мартынов А.П., Скриган И.Н. и др. Исследование работы индукционной печи с холодным тиглем для остекловывания высокоактивных отходов, содержащих благородные металлы. // 69-я НТК ППС университета: Сборник докладов. СПб, 26 января - 4 февраля 2016 г. / СПбГЭТУ «ЛЭТИ», СПБ, 2016, С. 182-186.] (Фиг. 4), состоящая из индуктора и холодного тигля с дном конусной формы, в котором установлено водоохлаждаемое холодное индукционное сливное устройство прямого (не косвенного, как в предыдущих аналогах) нагрева стекла над сливным фланцем для обеспечения донного слива расплава. Холодный тигель с дном конусной формы способствует удалению благородных металлов со сливаемым расплавом стекла.Closest to the claimed invention is an induction melting furnace with a cold (water-cooled) crucible for vitrification of HLW, which is taken as a prototype [Lopukh DB, Martynov AP, Skrigan IN. et al. Study of the operation of an induction furnace with a cold crucible for vitrification of high-level waste containing noble metals. // 69th STC of the teaching staff of the university: Collection of reports. SPb, January 26 - February 4, 2016 / SPbGETU "LETI", SPB, 2016, pp. 182-186.] (Fig. 4), consisting of an inductor and a cold crucible with a conical bottom, in which a water-cooled cold induction a drain device for direct (not indirect, as in previous analogs) heating the glass over the drain flange to ensure bottom drainage of the melt. A cold crucible with a conical bottom contributes to the removal of precious metals from the drained glass melt.

К недостаткам устройства-прототипа относится использование частоты тока 27 МГц для прямого индукционного нагрева стекла над сливным устройством для организации донного слива расплава, что:The disadvantages of the prototype device include the use of a current frequency of 27 MHz for direct induction heating of glass over the drain device to organize the bottom discharge of the melt, which:

Создает существенные проблемы для системы измерения параметров плавки из-за высокочастотных помех, именно, на частоте тока 27 МГц. Это требует создания принципиально новой системы измерения параметров плавки и АСУТП.

Creates significant problems for the smelting measurement system due to high-frequency interference, namely, at a current frequency of 27 MHz. This requires the creation of a fundamentally new system for measuring the parameters of melting and the process control system.

Требует создания специализированного дорогого мощного лампового генератора на частоту тока 27 МГц, который не производится промышленностью.

Requires the creation of a specialized expensive powerful lamp generator with a current frequency of 27 MHz, which is not produced by the industry.

Кроме того, использование такого устройства не позволяет остановить слив расплава для образования болота расплава и последующего наплавления ванны без организации повторного стартового нагрева и нового запуска печи. Последнее происходит из-за чрезвычайно малой высоты холодного сливного устройства, по которому проходит струя расплава, что не обеспечивает охлаждение струи расплава при отключении сливного индуктора и остановку слива расплава. В результате слива тигель полностью опорожняется и требуется заново начинать процесс запуска печи, что усложняет процесс остекловывания и снижает производительность печи.In addition, the use of such a device does not allow stopping the discharge of the melt for the formation of a swamp of the melt and subsequent melting of the bath without organizing a repeated starting heating and restarting the furnace. The latter is due to the extremely low height of the cold drainage device, through which the melt stream passes, which does not provide cooling of the melt stream when the drain inductor is turned off and the melt drain is stopped. As a result of draining, the crucible is completely emptied and the process of starting the furnace must be restarted, which complicates the vitrification process and reduces the productivity of the furnace.

Таким образом, техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании индукционная печи с холодным тиглем для остекловывания ВАО, обеспечивающей удаление благородных металлов со сливаемым расплавом, при возможности многократного слива расплава без организации повторного стартового нагрева и нового запуска печи.Thus, the technical problem to be solved by the claimed invention is to create an induction furnace with a cold crucible for vitrification of HLW, which ensures the removal of precious metals from the melt being drained, with the possibility of multiple draining of the melt without re-starting heating and restarting the furnace.

Заявляемое изобретение позволяет устранить указанные недостатки, в связи с чем, технический эффект предлагаемого изобретения заключается в увеличении срока службы индукционной печи для остекловывания ВАО, что позволяет снизить затраты на изготовление, демонтаж и монтаж оборудования для ИПХТ.The claimed invention makes it possible to eliminate these disadvantages, and therefore, the technical effect of the proposed invention is to increase the service life of the induction furnace for vitrification of HLW, which makes it possible to reduce the cost of manufacturing, dismantling and installing equipment for IPHT.

Указанный технический эффект достигается при использовании индукционной печи для плавки оксидных материалов и стекол, в том числе для остекловывания ВАО, которая содержит индуктор, металлический водоохлаждаемый секционированный тигель с индукционным сливным устройством горячего типа; донная часть тигля и индуктор выполнена в форме конуса, причем, витки индуктора расположены напротив конусной части тигля, а в нижней части конуса тигля расположено сливное устройство со сливным фланцем и сливной трубкой, которая снабжена дополнительным индуктором, при этом, сливной фланец выполнен сварным с нижними торцами секций тигля, а на периферии фланца выполнены радиальные разрезы для заполнения тугоплавким огнеупорным диэлектрическим материалом.The specified technical effect is achieved when using an induction furnace for melting oxide materials and glasses, including for vitrification of HLW, which contains an inductor, a metal water-cooled sectional crucible with a hot-type induction drain device; the bottom of the crucible and the inductor are made in the form of a cone, moreover, the turns of the inductor are located opposite the conical part of the crucible, and in the lower part of the crucible cone there is a drain device with a drain flange and a drain pipe, which is equipped with an additional inductor, while the drain flange is welded with the lower the ends of the crucible sections, and radial cuts are made on the periphery of the flange for filling with a refractory refractory dielectric material.

На Фиг. 5 изображена схема тигля с индуктором предлагаемой индукционной печи для остекловывания ВАО с донным сливом расплава. Использованы следующие цвета: водоохлаждаемый тигель - голубой; индуктор - желтый; расплав стекла - красный; донный гарнисаж стекла -серый. Стрелками показано движение корольков благородных металлов со сливаемым расплавом стекла. По оси холодного тигля в его дне расположено сливное устройство с отверстием для слива расплава.FIG. 5 shows a diagram of a crucible with an inductor of the proposed induction furnace for vitrification of HLW with a bottom discharge of the melt. The following colors were used: water-cooled crucible - blue; the inductor is yellow; glass melt - red; bottom skull of glass - gray. The arrows show the movement of beads of precious metals with the drained glass melt. Along the axis of the cold crucible in its bottom there is a drain device with a hole for draining the melt.

На Фиг. 6 представлен вид сверху холодного тигля с разрезным приваренным сливным фланцем и выключенным основным индукторомFIG. 6 is a top view of a cold crucible with a split welded drain flange and the main inductor turned off.

На Фиг. 7 представлен вид сверху холодного тигля с разрезным приваренным сливным фланцем и включенным основным индуктором.FIG. 7 is a top view of a cold crucible with a split welded drain flange and an included main inductor.

На Фиг. 8 изображено предлагаемое изобретение. Вид сбоку холодного тигля и горячего сливного устройства с разрезным приваренным сливным фланцем при включенном основном и сливном индукторах.FIG. 8 depicts the invention. Side view of a cold crucible and a hot drain device with a split welded drain flange with the main and drain inductors on.

На Фиг. 9 представлен вид сверху печи и ванны расплава во время стационарного режима плавки.FIG. 9 is a top view of the furnace and the molten bath during steady state melting.

Конструктивные элементы выполнены следующим образом. Холодный тигель состоит из множества металлических секций (на примере на Фиг. 7 и 8 - из меди, для остекловывания ВАО - из нержавеющей стали), расположенных и закрепленных относительно друг друга с воздушным зазором, таким образом, чтобы донная часть полости тигля образовывала конус, а, в конце конуса расположено сливное устройство с леткой для слива расплава стекла. Секции тигля электрически изолированы друг от друга. Медный спиральный индуктор имеет витки, основная часть которых расположена напротив конусной части холодного тигля с зазором к секциям тигля. Индуктор соединен электрически с высокочастотным источником питания (ламповый или транзисторный генераторы) с помощью медных шин. Конусное дно тигля обеспечивает наклонную поверхность дна тигля для облегчения стекания расплава стекла, включающего корольки благородных металлов. Предлагаемое изобретение реализовано путем оптимизации конструкции сливного фланца на основе предварительных электрогидродинамических расчетов в пакете АНСИС, изготовления печи и проведения испытаний печи на реальном оборудовании.Structural elements are made as follows. The cold crucible consists of a plurality of metal sections (for example in Figs. 7 and 8 - from copper, for vitrification of HLW - from stainless steel), located and fixed relative to each other with an air gap, so that the bottom of the crucible cavity forms a cone, a, at the end of the cone there is a drain device with a tap hole for draining the glass melt. The crucible sections are electrically isolated from each other. Copper spiral inductor has turns, the main part of which is located opposite the tapered part of the cold crucible with a gap to the crucible sections. The inductor is electrically connected to a high-frequency power source (tube or transistor generators) using copper buses. The conical bottom of the crucible provides an inclined surface of the crucible bottom to facilitate draining of glass melt, including beads of precious metals. The proposed invention is realized by optimizing the design of the drain flange on the basis of preliminary electrohydrodynamic calculations in the ANSIS package, manufacturing the furnace and testing the furnace on real equipment.

Зазоры в сливном фланце размером 1 мм, обусловленные радиальными разрезами, заполняют тугоплавкой оксидной обмазкой на основе оксида алюминия, или других тугоплавких оксидов. Основной индуктор работает на частоте тока (0.3-2,0) МГц, сливной индуктор - (2-20) кГц, что обеспечивает нормальную работу систем измерения и управления печью.The gaps in the drain flange with a size of 1 mm, due to radial cuts, are filled with a refractory oxide coating based on aluminum oxide, or other refractory oxides. The main inductor operates at a current frequency of (0.3-2.0) MHz, the drain inductor - (2-20) kHz, which ensures the normal operation of the furnace measurement and control systems.

Благодаря предложенным конструктивным отличиям обеспечивается работа печи в непрерывном режиме без определенного ограничения срока службы печи при остекловывании ВАО.Owing to the proposed design differences, the furnace operates in a continuous mode without a certain limitation of the furnace service life during vitrification of HLW.

Работоспособность предлагаемого изобретения подтверждена примером, который является частным случаем реализации изобретения, но не ограничивает его.The efficiency of the invention is confirmed by an example, which is a special case of the invention, but does not limit it.

Пример 1.Example 1.

Индукционная печь с холодным тиглем для остекловывания ВАО состояла из водоохлаждаемого секционированного тигля с внутренним диаметром цилиндрической части 400 мм и конусным дном тигля с уклоном 45 градусов и индуктора конической формы, витки которого расположены напротив конусной части тигля. На этой печи проведены эксперименты, целями которых являлись:An induction furnace with a cold crucible for vitrifying HLW consisted of a water-cooled sectioned crucible with an inner diameter of a cylindrical part of 400 mm and a conical crucible bottom with a 45-degree slope and a conical inductor whose turns are located opposite the conical part of the crucible. Experiments were carried out on this furnace, the goals of which were:

1. Синтез стекла, содержащего имитатор ВАО ОДЦ Горно-Химического Комбината (ГХК), г. Красноярск.1. Synthesis of glass containing a simulator of HLW ODC of the Mining and Chemical Combine (MCC), Krasnoyarsk.

2. Проверка работоспособности печи с горячим индукционным донным сливным устройством для периодического слива расплава.2. Checking the operability of the furnace with a hot induction bottom drain device for periodic melt drainage.

В качестве источника питания основного индуктора использован ламповый генератор ВЧИ-11-60/1,76 с колебательной мощностью 60 кВт и частотой тока 1,76 МГц. Для питания сливного индуктора использован транзисторный генератор с колебательной мощностью 10 кВт и частотой тока 10 кГц.A VCI-11-60 / 1.76 tube generator with an oscillatory power of 60 kW and a current frequency of 1.76 MHz was used as a power source for the main inductor. A transistor generator with an oscillating power of 10 kW and a current frequency of 10 kHz was used to power the drain inductor.

Тест проведен с разрезным приваренным сливным фланцем (Фиг. 7). Как видно из Фиг. 7, интенсивный нагрев приваренного разрезного фланца основным индуктором является достаточным для слива расплава даже при только включенном основном индукторе, поскольку температура фланца достигает температуры слива стекла, т.е. более 700°С. Однако, расплав стекла при этом сильно перегревается, что недопустимо из-за значительного уноса радионуклидов. Это показывает возможность удержания расплава стекла в холодном тигле путем уменьшения режима основного генератора, что и получено в приведенном тесте, т.е. отсутствие слива стекла при наплавлении ванны расплава и ее удержании для необходимых режимов.The test was carried out with a split welded drain flange (Fig. 7). As seen in FIG. 7, intensive heating of the welded split flange by the main inductor is sufficient for draining the melt even with only the main inductor turned on, since the temperature of the flange reaches the glass draining temperature, i.e. more than 700 ° C. However, the glass melt is overheated in this case, which is unacceptable due to the significant entrainment of radionuclides. This shows the possibility of keeping the glass melt in a cold crucible by reducing the mode of the main generator, which was obtained in the above test, i.e. no glass draining when melting the pool of melt and holding it for the required modes.

Для обеспечения слива расплава стекла используется две одновременных возможности: увеличение режима основного генератора для дополнительного нагрева стекла в зоне слива расплава и сливного фланца без перегрева расплава с одновременным обязательным включением сливного генератора для дополнительного нагрева сливного устройства. Таким образом, одновременная работа индукторов позволяет не перегревать расплав в холодном тигле и проводить слив расплава при требуемой температуре горячего сливного устройства.To ensure the draining of the glass melt, two simultaneous possibilities are used: an increase in the mode of the main generator for additional heating of the glass in the area of the melt drain and the drain flange without overheating the melt with the simultaneous mandatory activation of the drain generator for additional heating of the drain device. Thus, the simultaneous operation of the inductors makes it possible not to overheat the melt in a cold crucible and to drain the melt at the required temperature of the hot drain device.

На Фиг. 8 и 9 представлена работа предлагаемой печи с расплавом стекла, которое имитирует стекло с ВАО ОДЦ ГХК, при включенных основном и сливном индукторах. На Фиг. 9 виден достаточный нагрев сливного фланца и сливной трубки для обеспечения слива расплава, который был успешно произведен. После слива расплава на внутренней боковой вертикальной и конусной поверхностях холодного тигля обнаружен гарнисаж стекла толщиной 2-3 мм, что доказывает возможность удаления благородных металлов из холодного тигля вместе со сливаемым расплавом стекла.FIG. Figures 8 and 9 show the operation of the proposed furnace with glass melt, which simulates glass with HLW ODC MCC, with the main and drain inductors turned on. FIG. 9 shows that the drain flange and drain tube are sufficiently heated to allow the melt to drain, which has been successfully produced. After pouring out the melt on the inner lateral vertical and conical surfaces of the cold crucible, a glass skull with a thickness of 2-3 mm was found, which proves the possibility of removing precious metals from the cold crucible together with the melted glass melt.

Проведенные исследования показали работоспособность новой индукционной печи с холодным тиглем с дном конической формы и индуктором конусной формы, обеспечивающими удаление благородных металлов ВАО из ванны расплава в сочетании с индукционным горячим донным сливным устройством с разрезным приваренным сливным фланцем.The studies carried out have shown the efficiency of a new induction furnace with a cold crucible with a conical bottom and a conical inductor, which ensure the removal of HLW precious metals from the melt bath in combination with an induction hot bottom drain device with a split welded drain flange.

Claims (1)

Индукционная печь для плавки оксидных материалов и стекол, в том числе для остекловывания ВАО, содержащая индуктор, металлический водоохлаждаемый секционированный тигель с индукционным сливным устройством горячего типа, отличающаяся тем, что донная часть тигля и индуктор выполнены в форме конуса, причем витки индуктора расположены напротив конусной части тигля, а в нижней части конуса тигля расположено сливное устройство со сливным фланцем и сливной трубкой, которая снабжена дополнительным индуктором, при этом сливной фланец выполнен сварным с нижними торцами секций тигля, а на периферии фланца выполнены радиальные разрезы для заполнения тугоплавким огнеупорным диэлектрическим материалом.Induction furnace for melting oxide materials and glasses, including for vitrification of HLW, containing an inductor, a metal water-cooled sectional crucible with a hot-type induction drain device, characterized in that the bottom of the crucible and the inductor are made in the form of a cone, and the turns of the inductor are located opposite the conical part of the crucible, and in the lower part of the crucible cone there is a drain device with a drain flange and a drain tube, which is equipped with an additional inductor, while the drain flange is welded with the lower ends of the crucible sections, and radial cuts are made on the periphery of the flange for filling with a refractory refractory dielectric material.

Images