AT385369B

AT385369B - Verfahren zur einbettung radioaktiver oder toxischer abfaelle in organische matrixmaterialien

Info

Publication number: AT385369B
Application number: AT128386A
Authority: AT
Inventors: Cetin Dipl Ing Dr Tech Bozkurt; Josef Dipl Ing Dr T Wendrinsky; Emil Dipl Ing Dr Techn Proksch; Karl Dr Knotik
Original assignee: Oesterr Forsch Seibersdorf
Priority date: 1986-05-14
Filing date: 1986-05-14
Publication date: 1988-03-25
Also published as: ATA128386A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbettung radioaktiver oder toxischer Abfälle in eine organische Matrix bzw. Einbettungsmasse auf Basis von Bitumen und/oder bituminösen
Stoffen, der aushärtbare Kunstharze zugesetzt sind.

Abfälle, deren potentielle Gefährlichkeit nicht durch chemische Zerstörung oder durch selektive Abtrennung der darin enthaltenen Schadstoffe beseitigt werden kann (d. s. z. B. die meisten radioaktiven Abfälle und verschiedene Arten schwermetallhältiger Abfälle), können nach dem derzeitigen Stand der Technik nur entweder durch kontrollierte Abgabe an die Umwelt bei gleichzeitiger hoher Verdünnung (z. B. durch Abgabe an Fliessgewäser oder an das Meer) oder durch eine geeignete permanente Lagerung unter möglichst vollständigem Abschluss von der Biosphä- re (d. h. in entsprechend ausgeführten Deponien) entsorgt werden. Die letztere dieser beiden
Möglichkeiten ist dabei zu bevorzugen.

Im Falle einer solchen Lagerung ist es bei Abfällen, deren potentielle Schädlichkeit nicht mehr zu vernachlässigen ist, empfehlenswert, sie vorher in eine möglichst kompakte und möglichst wasserunlösliche Form zu bringen, um während der
Lagerung das Risiko einer Dispersion bzw. einer Auslaugung und damit des unkontrollierten Übertrittes von Schadstoffen in die Biosphäre zu minimieren. Derartige Konditionierungsverfahren werden bei radioaktiven Abfällen bereits generell angewendet ; bei nichtradioaktiven Abfällen ist ihr Einsatz aus Kostengründen derzeit noch auf Sonderfälle beschränkt, wird aber in Zukunft mit Sicherheit in zunehmendem Masse erfolgen müssen.

Eines der derzeit (vor allem bei niedrig-bis mittelaktiven radioaktiven Abfällen) in technischer Verwendung stehenden Konditionierungsverfahren ist die Einbettung der auf geeignete
Weise vorbehandelten Abfälle in eine bituminöse Matrix (s. z. B. AT-PS Nr. 336739, Nr. 338387).

Bitumina sind im allgemeinen stark hydrophob, so dass eine gute Auslaugbeständigkeit der Endprodukte resultiert, sie sind mit den meisten Abfalltypen gut verträglich und es kann im allgemeinen eine sehr hohe Beladung mit dem Abfall erreicht werden, so dass durch die Konditionierung nur eine relativ geringe Volumszunahme des Abfalles erfolgt. Die Einbettung des Abfalles kann im erwärmten Zustand durch eine Reihe verschiedener Techniken problemlos durchgeführt werden. Vorteilhaft ist auch der geringe Preis der Bitumina.

Als in gewissen Anwendungsfällen nachteilig wird nur die geringe Wärmeformbeständigkeit sowie die grundsätzliche Brennbarkeit von Bitumen erachtet. Wird Bitumen hoch mit anorganischen Abfällen beladen, steigt zwar die Wärmeformbeständigkeit stark an und sinkt die Brennbarkeit stark ab ; im Falle geringer Beladung und/oder im Falle der Einbettung organischer Abfälle bleiben diese Nachteile jedoch bestehen. Darüber hinaus ist es insbesondere der zwar unwahrscheinliche, aber nicht unmögliche Zwischenfall eines Flugzeugabsturzes auf ein Lager mit Fässern mit bituminiertem Abfall, bei dem die Fässer mechanisch beschädigt, durch den ausrinnenden Flugkraftstoff das Bitumen gelöst und/oder angequollen werden und das gut brennbare Bitumen/Kerosin-Gemisch in Brand geraten könnte, der zu Sicherheitsrisken Anlass geben könnte.

Eine Möglichkeit, diesen Nachteil zu vermeiden, besteht in der Verwendung anorganischer Matrixmaterialien, wie z. B. von Zement. Allerdings ist die Verträglichkeit von Zement mit einer Reihe verschiedener Abfalltypen schlecht, die erreichbaren Beladungen sind gering und die Auslaugraten in Wasser hoch.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von Kunstharzen, die zu Duromeren ausgehärtet werden können, wie z. B. ungesättigter Polyesterharze, Epoxidharze oder Harnstoff-Formaldehyd-Harze als Einbettungsmittel. Duromeren als Matrixmaterialien führen zu Produkten mit hoher Wärmeformbeständigkeit und mit vernachlässigbar kleiner Löslichkeit in Kohlenwasserstoffen.

Brennbarkeit ist zwar grundsätzlich auch hier gegeben, wird jedoch durch die auftretende in-situ- - Verkohlung stark herabgesetzt. Duromeren sind jedoch im allgemeinen teurer als Bitumina und auch ihre Verarbeitung ist im allgemeinen aufwendiger. Die vergleichsweise billigeren Arten der Duromeren (wie z. B. die ausgehärteten Harnstoff-Formaldehyd-Harze) weisen überdies eine relativ schlechte Auslaugbeständigkeit auf. Duromeren werden daher nicht sehr häufig als Matrixmaterialien zur Einbettung von Abfällen eingesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist die Erstellung eines Konditionierungsverfahrtens, durch welches ein mit erhöhter Beständigkeit gegenüber aliphatischen Kohlenwasserstoffen ausgezeichnetes Endprodukt erhalten wird. Ferner soll eine in ihrer Gesamtheit homogene Matrix erzielt werden.

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in verschiedene Anteile zu trennen und diese, bezogen auf den Zugabezeitpunkt des einzubettenden
Abfalles, zu verschiedenen Zeitpunkten zuzugeben. Die jeweils günstigste Vorgangsweise richtet sich sowohl nach der Art des gewählten Einbettungsverfahrens und der gewählten Einbettung- temperatur, als auch nach der Aushärtungsgeschwindigkeit der zugesetzten Vorstufen bzw. Ausgangs- komponenten.

Es muss nur in allen Fällen gewährleistet sein, dass das gegebenenfalls ganz oder auch nur teilweise modifizierte Bitumen zum Zeitpunkt der Zugabe des Abfalles nach dem gewählten
Verfahren verarbeitbar ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, die Verarbeitungstemperatur des Bitumens, bituminösen Stoffes oder Gemisches von Bitumina und/oder bituminösen Stoffen, nach Zugabe sowohl der Vorstufen bzw. Ausgangskomponenten als auch des einzubettenden Abfalles um 5 bis 150 C, vorzugsweise um 10 bis 50 C, insbesondere möglichst rasch zu erhöhen. Dadurch kann die Zugabe aller genannten Stoffe bei einer Temperatur durchgeführt werden, bei der die Vorstufen bzw. Ausangskomponenten nur langsam miteinander reagieren bzw. noch nicht aushärten, so dass die Vermischung noch nicht bzw. nicht durch einen zu starken Anstieg der
Viskosität des Einbettungsmittels behindert wird.

Durch die Steigerung der Temperatur bzw. durch längeres Konstanthalten der betreffenden höheren Temperaturen nach erfolgter Durchmischung erfolgt dann die Durchhärtung des fertigen Produktes.

Bevorzugt ist es, wenn Harzkomponenten bis zum Ausmass von 5 bis 50 Gew.-Teilen, vorzugs- weise von 10 bis 30 Gew.-Teilen aushärtbarer Kunststoffmasse auf 100 Gew.-Teile der aus einem
Bitumen, bituminösen Stoff oder einem Gemisch von Bitumena und/oder bituminösen Stoffen bestehenden Einbettungsmasse zugesetzt werden. Wichtig kann es ferner sein, dass mit den Kunstharzen reagierende Abfälle vor der Zugabe der zur Aushärtung dienenden Kunstharze chemisch ausreagiert oder abgebunden werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, bei Vorstufen bzw. Ausgangskomponenten, die aus mehreren Komponenten bestehen, die erst bei Vermischung aller dieser Komponenten aushärten oder erst bei Vermischung aller dieser Komponenten mit maximaler Geschwindigkeit aushärten, einen Teil dieser Komponenten dem Bitumen, bituminösen Stoff oder Gemisch von Bitumina und/oder bituminösen Stoffen vor Zugabe des einzubettenden Abfalles, den restlichen Teil mit diesem Abfall gemeinsam zuzumischen. Durch diese Vorgangsweise wird erreicht, dass zum Zeitpunkt der Zumischung des Abfalles das bereits teilweise modifizierte Bitumen noch leicht verarbeitbar ist und erst nach erfolgter Zumischung des Abfalles durchgehärtet wird.

Als zur Modifizierung dienende Duromeren werden vorzugsweise Polyurethane, Epoxid-, Harnstoff-, Melamin- und Phenol-Harze sowie geeignete Mischungen oder Kombinationen dieser Harze verwendet.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, als Vorstufen bzw. Ausgangskomponenten Gemische aus verkappten Di- oder Polyisocyanaten, organischen Polyhydroxyverbindungen und gegebenenfalls reaktionsbeschleunigenden Katalysatoren zuzusetzen. Dabei entstehen Polyurethane. Das bevorzugte Mischungsverhältnis der Komponenten ist ein solches, bei dem auf je eine Isocyanatgruppe zwischen 0, 7 und 1, 2 Hydroxylgruppen kommen. Als organische Polyhdroxyverbindungen werden bevorzugt mehrwertige Alkohole, hydroxylgruppenhaltige Polyäther, hydroxylgruppenhaltige Polyesterharze, hydroxylgruppenhaltige Harnstoff-Formaldehyd-Harze, hydroxylgruppenhal- tige Melamin-Formaldehyd-Harze oder/und hydroxylgruppenhaltige Alkylisocyanurate, als Katalysatoren bevorzugt tertiäre Amine oder zinnorganische Verbindungen eingesetzt.

Durch diese Modifizierung wird nicht nur die Wärmeformbeständigkeit und die Lösungsmittelbeständigkeit der Endprodukte wesentlich verbessert ; bei Einbettung anorganischer Abfälle kommt es durch die Polarität der Urethangruppen auch zu einer höheren Affinität zwischen Einbettungsmittel und eingebettetem Abfall, was sich auch auf die Auslaugbeständigkeit gegenüber Wasser oder wässerigen Lösungen positiv auswirkt.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, als Vorstufen bzw. Ausgangskomponenten Gemische aus Epoxidharzen, zur Heissaushärtung geeigneten Härtern und gegebenenfalls als Reaktionsbeschleuniger wirkenden Substanzen zuzusetzen. Die Epoxidharze härten dabei aus. Die eingesetzten Epoxidharze sollen vorzugsweise ein Epoxidäquivalentgewicht von mindestens 750 aufweisen. Als Härter werden vorzugsweise innere (intramolekulare) Anhydride von Dicarbon-

säuren oder innere Dianhydride von Tetracarbonsäuren, zusammen mit tertiären Aminen als Reak- tionsbeschleunigern eingesetzt.

Das Mischungsverhältnis zwischen den Epoxidharzen und den inneren Anhydriden oder Dianhydriden wird bevorzugt so eingestellt, dass auf je eine in den
Epoxidharzen enthaltene freie Epoxidgruppe zwischen 2 und 6 in den inneren Anhydriden oder
Dianhydriden enthaltene Carboxylgruppen kommen. Der Härter wird also vorzugsweise in hohem Überschuss eingesetzt. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, als Härter für die Epoxidharze hydroxylgruppenhaltige Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin-Formaldehyd-Harze oder Phenol-Formaldehyd-Harze zu verwenden.

Die Eigenschaften der Endprodukte werden durch alle diese Modifikationsmöglichkeiten in ähnlicher Weise wie bei der Modifizierung durch Polyurethane verbessert.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, als Vorstufen bzw. Ausgangskomponenten unausgehärtete Harnstoff-Formaldehyd-Harze zuzusetzen. Diese Harze werden dabei ausgehärtet. Unter Harnstoff-Formaldehyd-Harzen werden dabei sowohl die durch Kondensation von Harnstoff und Formaldehyd entstehenden Methylolverbindungen als auch deren Verätherungsprodukte mit Alkoholen verstanden. Die Eigenschaften der resultierenden Endprodukte sind nicht ganz so gut wie bei der Modifizierung durch Polyurethane oder Epoxidharze, dafür sind die Harnstoff- - Formaldehyd-Harze wesentlich billiger.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, als Vorstufen bzw. Ausgangskomponenten unausgehärtete Melamin-Formaldehyd-Harze zuzusetzen. Darunter werden sowohl die durch Kondensation von Melamin und Formaldehyd entstehenden Methylolverbindungen als auch deren Verätherungsprodukte mit Alkoholen verstanden. Eigenschaften und Preise liegen bei dieser Verfahrensweise ungefähr zwischen denen, die bei der Modifizierung mit Polyurethanen oder Epoxidharzen einerseits, mit Harnstoff-Formaldehyd-Harzen anderseits resultieren.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, als Vorstufen bzw. Ausgangskomponenten unausgehärtete Phenol-Formaldehyd-Harze zuzusetzen. Darunter werden sowohl die durch Kondensation von Phenolen und Formaldehyd entstehenden Methylolverbindungen als auch deren Verätherungsprodukte mit Alkoholen verstanden. Bei dieser Verfahrensweise resultieren trotz relativ niedriger Kosten Endprodukte mit guten Eigenschaften.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen bestehen schliesslich darin, Gemische der Vorstufen von Polyurethan, Epoxid-, Harnstoff-, Melamin- und Phenolharzen einzusetzen.

Zur Verbesserung der Eigenschaften der Endprodukte können auch Hilfsmittel, wie z. B.

Haftvermittler, Netzmittel oder/und Hydrophobierungsmittel zugesetzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von nicht einschränkenden Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1 :
Durch Auflösen von 90 Gew.-TeilenNaNO,,30Gew.-TeilenNa.SO, 3 Gew.-Teilen Sr (NO, L,
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von 2, 0 Gew.-Teilen eines Materbatches aus 3 Gew.-% Dibutylzinn-dilaurat und 97 Gew.-% des oben angegebenen Polyesterharzes 10 min gut durchmischt, ohne weiteres Rühren 1 h auf 190 C erhitzt und abkühlen gelassen.

Aus diesem Material hergestellte zylindrische Probekörper wiesen in siedendem n-Heptan eine Lösungsgeschwindigkeit (gemessen über 1 h) von 9, 0 mg/cm2 h auf. Analog hergestellte
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komponenten kam es also zu einer Verringerung der Lösungsgeschwindigkeit um den Faktor 5, 5.

Beispiel 2 :
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Bitumens wurden auf 1750C aufgeheizt, unter Rühren hintereinander mit 4, 75 Gew.-Teilen eines mit Benzotriazol verkappten Isophorondiisocyanates (NCO-Gehalt 15, 5 Gew.-%), mit 15, 25 Gew.-Teilen eines handelsüblichen hydroxylgruppenhältigen Polyesterharzes (Hydroxylzahl 53) und 80 Gew.-Teilen des in Beispiel 1 verwendeten Abfallsimulates vermengt, 1 h ohne weiteres Rühren auf 1950C erhitzt und abkühlen gelassen.

Aus diesem Material hergestellte zylindrische Probekörper wiesen in siedendem n-Heptan in der ersten Stunde eines Lösungsgeschwindigkeit von 10, 1 mg/cm2 h auf, d. i. ein um den Faktor 4, 9 geringerer Wert, als beim unmodifizierten Bitumen und beim selben Gewichtsverhält-
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Beispiel 3 :
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Bitumens wurden auf 175 C aufgeheizt, unter Rühren hintereinander mit 14 Gew.-Teilen eines durch Polykondensation von Diphenylolpropan und Epichlorhydrin erzeugten Epoxidharzes mit einem Epoxidäquivalentgewicht von 2750, 3, 5 Gew.-Teilen 1, 4, 5, 6, 7, 7-Hexachlor-5-norbornen-2, 3-dicarbonsäureanhydrid (HET-Anhydrid) und 80 Gew.-Teilen des in Beispiel 1 verwendeten Abfallsimulats vermengt, mit 2, 5 Gew.-Teilen 2, 4, 6-Tris- (dimethylaminomethyl-phenol) 15 min gut durchmischt, ohne Rühren 2, 5 h auf 200 C erhitzt und abkühlen gelassen.

Aus diesem Material hergestellte zylindrische Probekörper wiesen in siedendem n-Heptan in der ersten Stunde eine Lösungsgeschwindigkeit von 4, 6 mg/cm2 h auf, d. i. ein um den Faktor 10, 8 geringerer Wert, als beim Einsatz unmodifizierten Bitumens und beim selben Gewichtsverhältnis zwischen Abfallsimulat und Matrix (s. Beispiel 1) gemessen wurde.

Beispiel 4 :
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Bitumens wurden auf 1700C aufgeheizt, unter Rühren hintereinander mit 19, 75 Gew.-Teilen eines durch Polykondensation von Diphenylolpropan und Epichlorhydrin erzeugten Epoxidharzes mit einem Epoxidäquivalentgewicht von 950,5 Gew.-Teilen Pyromellitsäuredianhydrid und 83, 3 Gew.-Teilen des in Beispiel 1 verwendeten Abfallsimulates vermengt, nach Zugabe von 0, 25 Gew.-Teilen N-Benzyldimethylamin 10 min gut durchmischt, ohne weiteres Rühren 2 h auf 200 C erhitzt und abkühlen gelassen.

Aus diesem Material hergestellte zylindrische Probekörper wiesen in siedendem n-Heptan in der ersten Stunde eine Lösungsgeschwindigkeit von 6, 7 mg/cm2 h auf, d. i. ein um den Faktor 7, 4 geringerer Wert, als beim Einsatz unmodifizierten Bitumens und beim selben Gewichtsverhältnis zwischen Abfallsimulat und Matrix (s. Beispiel 1) gemessen wurde.

Beispiel 5 :
100 Gew.-Teiles des in Beispiel 1 eingesetzten Bitumens wurden auf 1700C aufgeheizt, unter Rühren hintereinander mit 11, 2 Gewichtsteilen des in Beispiel 3 eingesetzten Epoxidharzes, 0, 9 Gewichtsteilen Pyromellitsäuredianhydrid und 1, 45 Gew.-Teilen 2, 4, 6-Tris- (dimethylaminomethyD- - phenol vermengt, 2 h lang weiter gerührt, unter Rühren mit einem vorgemischten Gemenge aus weiteren 1, 45 Gew.-Teilen 2, 4, 6-Tris- (dimethylaminomethyl)-phenol und 94, 1 Gew.-Teilen des in Beispiel 1 verwendeten Abfallsimulates vermengt, nach beendeter Zugabe 10 min weitergerührt, 2 h ohne weiteres Rühren auf 200 C erhitzt und abkühlen gelassen.

Aus diesem Material hergestellte zylindrische Probekörper wiesen in siedendem n-Heptan in der 1. Stunde eine Lösungsgeschwindigkeit von 4, 8 mg/cm2 h auf. Analog hergestellte Vergleichsproben, bei denen die insgesamt 15 Gew.-Teile an Kunstharzkomponenten durch weitere 15 Gew.-Teile Bitumen ersetzt wurden, wiesen in der 1.

Stunde eine Lösungsgeschwindigkeit
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Beispiel 6 :
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Bitumens wurden auf 165 C aufgeheizt, unter Rühren mit 20 Gew.-Teilen eines Umsetzungsproduktes aus Harnstoff, Formaldehyd und Butanol (Molverhältnis des Ansatzes : 1 : 2, 2 : 1, 4) vermengt, 80 Gew.-Teile des in Beispiel 1 verwendeten Abfallsimulates zugesetzt, 10 min weitergerührt, danach ohne weiteres Rühren 1, 5 h auf 190 C

erhitzt und abkühlen gelassen.

Aus diesem Material hergestellte zylindrische Probekörper wiesen in siedendem n-Heptan in der ersten Stunde eine Lösungsgeschwindigkeit von 11, 3 mg/cm2 h auf, d. i. ein um den Faktor
4, 4 geringerer Wert, als beim Einsatz umodifizierten Bitumens und beim selben Gewichtsverhältnis zwischen Abfallsimulat und Einbettungsmatrix (s. Beispiel 1) gemessen wurde.

Beispiel 7 :
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Bitumens wurden auf 1700C aufgeheizt, unter
Rühren mit 20 Gew.-Teilen eines Umsetzungsproduktes aus Melamin, Formaldehyd und Butanol (Molverhältnis des Ansatzes : 1 : 5, 5 : 6, 5) vermengt, 80 Gew.-Teile des in Beispiel 1 verwendeten
Abfallsimulates zugesetzt, 10 min gerührt, danach 2 h auf 195 C erhitzt und abkühlen gelassen.

Aus diesem Material hergestellte zylindrische Probekörper wiesen in siedendem n-Heptan in der ersten Stunde eine Lösungsgeschwindigkeit von 5, 9 mg/cm2 h auf, d. i. ein um den Faktor
8, 4 geringerer Wert, als beim Einsatz unmodifizierten Bitumens und beim selben Gewichtsverhältnis zwischen Abfallsimulat und Einbettungsmatris (s. Beispiel 1) gemessen wurde.

Beispiel 8 :
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Bitumens wurden auf 170 C aufgeheizt, unter
Rühren mit 15 Gew.-Teilen eines Phenol-Formaldehyd-Harzes, das durch Kondensation im alkali- schen Milieu von Phenol und Formaldehyd im Molverhältnis 1 : 2, 4 und nachfolgende Verätherung von 50% der vorhandenen Hydroxylgruppen im schwach sauren Milieu mit Butanol erhalten wurde, vermengt, 76, 7 Gew.-Teile des in Beispiel 1 verwendeten Abfallsimulates zugesetzt, 10 min gerührt, danach 2, 5 h auf 2000C erhitzt und abkühlen gelassen.

Aus diesem Material hergestellte zylindrische Probekörper wiesen in siedendem n-Heptan in der ersten Stunde eine Lösungsgeschwindigkeit von 6, 0 mg/cm2 h, d. i. ein um den Faktor
8, 3 geringerer Wert als beim Einsatz eines unmodifizierten Bitumens und beim selben Gewichtsverhältnis zwischen Abfallsimulat und Einbettungsmatrix (s. Beispiel 1) gemessen wurde.

Die zur Bildung des Duromeren vorgesehenen Komponenten werden in einem derartigen Verhält- nis zugefügt, dass die Bildung einer Art Duromergerüst in Konkurrenz zu der Entstehung von kornartigen Duromerinseln, die im Bitumen eingebettet sind, bevorzugt wird. Das einzusetzende Verhältnis der Komponenten kann dabei durch Optimierungsversuche ermittelt werden.

Ferner ist die Temperaturführung in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der zur Bildung des Duromeren vorgesehenen Reaktionspartner so zu wählen, dass entsprechend der Reaktivität der eingesetzten Komponenten beim angestrebten Verfahren eine Vernetzung bewusst herbeigeführt und erreicht wird.

Insbesondere werden die Komponenten so gewählt, dass eine sofortige vollständige Vernetzung bei der Einbettung nicht stattfindet, sondern erst durch die bewusst vorgenommenen Massnahmen nach der Einbringung der Abfälle.

Mit den Kunstharzen reagierende Abfälle werden entweder vor der Zugabe der Kunstharze abgebunden, das einen Reaktionspartner darstellende Kunstharz bzw. die entsprechende Vorstufe werden in einem entsprechenden höheren Ausmass zugesetzt, so dass der Überschuss zur Ausreaktion der Abfälle einsetzbar ist. Sollten z. B. in dem für die Bituminierung vorgesehenen Abfall Amine enthalten sein, so müsste man, um den vorgesehenen Duromeraufbau nicht zu gefährden, diese Amine durch entsprechende Zugaben an reaktiven Komponenten, beispielsweise an Epoxiden, vorher chemisch binden oder die Epoxide in entsprechendem Überschuss zusetzen.

Jedenfalls muss die zur Ausbildung des Duromeren nötige Menge an Kunstharz bzw. an Kunstharzkomponenten nach der Ausreaktion bzw. nach dem Abbinden der Abfälle zur Verfügung stehen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Einbettung radioaktiver oder toxischer Abfälle in eine organische Matrix bzw. Einbettungsmasse auf Basis von Bitumen oder/und bituminösen Stoffen, der aushärtbare Kunstharze zugesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbettungsmasse nach dem Einbringen der Abfälle durch Aushärten der zugesetzten Kunstharze verfestigt bzw. ausgehärtet wird <Desc/Clms Page number 7> bzw. die Duromerbildung erst nach dem Einbringen der Abfälle eingeleitet wird, z.

B. durch Erhöhung der Temperatur der Einbettungsmasse über die Einbettungstemperatur hinaus und/oder durch längeres Halten der Einbettungsmasse auf einer bestimmten höheren, die Einbettungstem- peratur überschreitenden Temperatur und/oder Zugabe der Gesamtmenge oder eines weiteren, zur Aushärtung des Duromeren erforderlichen Teiles der aushärtbaren Kunstharze.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbettungsmasse bereits vor dem Einbringen der Abfälle thermisch oder thermisch/katalytisch härtbare Vorstufen bzw.

Ausgangskomponenten für mindestens ein Duromeres zugesetzt werden.

3. Verfarhen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbettungsmasse während der Zeitdauer des Einbringens der vorzugsweise mit dem Duromeren nicht reagierenden Abfälle und bis zum anschliessenden Einbringen der Kunstharze plastisch bzw. flüssig gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Harzkomponen- ten bis zum Ausmass von 5 bis 50 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 10 bis 30 Gew.-Teilen, aushärt- barer Kunststoffmasse auf 100 Gew.-Teile der aus einem Bitumen, bituminösen Stoff oder einem Gemisch von Bitumina und/oder bituminösen Stoffen bestehenden Einbettungsmasse zugesetzt wer- den.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Kunstharzen reagierende Abfälle vor der Zugabe der zur Aushärtung dienenden Kunstharze chemisch ausreagiert oder abgebunden werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Einbettungsmasse nach Zugabe sowohl der Vorstufen bzw. des zur Aushärtung erforderlichen weiteren Teiles der Kunstharze bzw. der Ausgangskomponenten der Kunstharze als auch des einzubettenden Abfalles um 5 bis 150 C, vorzugsweise um 10 bis 50 C, insbesondere möglichst rasch erhöht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorstufen bzw. Ausgangskomponenten, die aus mehreren Komponenten bestehen, die erst bei Vermischung aller dieser Komponenten aushärten oder erst bei Vermischung aller dieser Komponenten mit maximaler Geschwindigkeit aushärten, ein Teil dieser Komponenten der Einbettungsmasse vor Zugabe des einzubettenden Abfalles, der restliche Teil mit diesem Abfall gemeinsam zugemischt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorstufen bzw. Ausgangskomponenten Gemische aus verkappten Di- oder Polyisocyanaten, organischen Polyhydroxyverbindungen und gegebenenfalls reaktionsbeschleunigenden Katalysatoren und/oder Gemische aus Epoxidharzen, zur Heissaushärtung geeigneten Härtern, und gegebenenfalls als Reaktionsbeschleuniger wirkenden Substanzen und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Harze und/oder Melamin-Formaldehyd-Harze und/oder Phenol-Formaldehyd-Harze zugesetzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis zwischen den verkappten Di- oder Polyisocyanaten und den organischen Polyhydroxyverbindungen so eingestellt wird, dass auf je eine in den verkappten Di- oder Polyisocyanaten enthaltene freie oder verkappte Isocyanatgruppen zwischen 0, 7 und 1, 2 in den organischen Polyhydroxyverbindungen enthaltene Hydroxylgruppen kommen.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Polyhydroxyverbindungen mehrwertige Alkohole, hydroxylgruppenhaltige Polyäther, hydroxylgruppenhaltige Polyesterharze, hydroxylgruppenhaltige Harnstoff-Formaldehyd-Harze, hydroxylgruppenhaltige Melamin-Formaldehyd-Harze oder/und hydroxylgruppenhaltige Alkylisocyanurate und als Katalysatoren tertiäre Amine oder zinnorganische Verbindungen verwendet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Epoxidharze ein Epoxidäquivalent von mindestens 600, vorzugsweise mindestens 750, aufweisen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Härter innere Anhydride von Dicarbonsäuren oder innere Dianhydride von Tetracarbonsäuren, und als Reaktionsbeschleuniger tertiäre Amine verwendet werden. <Desc/Clms Page number 8>

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis zwischen den Epoxidharzen und den inneren Anhydriden oder Dianhydriden so eingestellt wird, dass auf je eine in den Epoxidharzen enthaltene Epoxidgruppe zwischen 2 und 6 in den inneren Anhydriden oder Dianhydriden enthaltene Carboxylgruppen kommen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Härter hydroxylgruppenhaltige Harnstoff-Formaldehyd-Harze, hydroxylgruppenhaltige Melamin-Formaldehyd- - Harze oder hydroxylgruppenhaltige Phenol-Formaldehyd-Harze verwendet werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbettungsmasse Hilfsmittel zur Verbesserung der Eigenschaften des Endproduktes, wie z. B. Haftvermittler, Netzmittel und/oder Hydrophobierungsmittel, zugesetzt werden.