DD268080A1

DD268080A1 - METHOD OF CONNECTING WASTE MATERIALS

Info

Publication number: DD268080A1
Application number: DD31036487A
Authority: DD
Inventors: Siegmund Radke; Eberhard Lang; Norbert Gahrmann; Hans-Juergen Waechter; Richard V D Osten
Original assignee: Ve Komb Kernkraftwerke Bruno L
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1989-05-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dauerhaften Einbindung von Abfallstoffen, die einer volkswirtschaftlichen Verwertung nicht mehr zugefuehrt werden koennen, und fuer die eine Sonderdeponie erforderlich ist. Ziel und Aufgabe sind, geeignete Ausgangsstoffe fuer ein Verfahren zur Einbindung toxischer sowie mittel und niedrig radioaktiver Abfaelle zu finden, die den Ersatz von Zementbetonen gestatten und die aufgrund ihrer Struktur die sichere Einbindung mindestens gleicher Abfallmengen ermoeglichen. Erfindungsgemaess wird dies dadurch geloest, dass hydraulisch erhaertende Braunkohlenfilteraschen, vorzugsweise Aschen der trockenen Rauchgasentschwefelung (Kalksteinadditivverfahren) als Bindemittel zur Einbindung der Abfallstoffe eingesetzt werden.The invention relates to a process for the permanent incorporation of waste materials, which can no longer be supplied to an economic recovery, and for which a special landfill is required. The aim and task is to find suitable starting materials for a process for the integration of toxic as well as medium and low level radioactive waste, which allow the replacement of cement concretes and their structure allows the safe inclusion of at least equal amounts of waste. According to the invention, this is achieved by using hydraulically obtained lignite filter ash, preferably ashes of the dry flue gas desulphurisation (limestone additive process), as a binder for incorporating the waste materials.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur Einbindung von AbfallstoffenProcess for the integration of waste materials

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dauerhaften Einbindung von radioaktiven oder toxischen Abfallstoffen, die einer volkswirtschaftlichen Verwertung nicht mehr zugeführt, werden können und für die eine Sonderdeponie erforderlich ist.The invention relates to a process for the permanent incorporation of radioactive or toxic waste materials, which can no longer be supplied to an economic recovery, and for which a special landfill is required.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Aus der DE-OS 3 506 550 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schadlosen Deponierung umweitgeFährdemder Stoffe durch Einbindung in Kraftwerksasche bekannt. Bei diesem Verfahren wird zunächst die Kraftwerksasche, vorzugsweise Braunkohlenasche, mit Wasser intensiv vermischt, bis eine homogena Durchmischung mit breiiger Konsistenz erreicht ist. Anschließend wird dieser breiigen Mischung der umweltgefährdende Stoff zugesetzt. Der so erhaltene Brei verfestigt sich durch Abbinden. Nachteile dieses Verfahrens sind einerseits der hohe technologische Aufwand und andererseits die Tatsache, daß durch die Vermischung mit Wasser der Aiiceil an einzubindenden flüssigen Abfallprodukten deutlich vermindert wird. Darüber hinaus ist bekannt, Abfallstoffe aus kerntechnischen Anlagen, der chemischen Industrie oder artverwandten Industriezweigen, für die weder eine Wiederaufbereitung noch eine Verwertung als Sekundärrohstoff noch eine problemlose Deponierung möglich ist, in Beton einzubinden und damit eine sichere Langzeitverwahrung zu gewährleisten.Characteristic of the Known Technical Solutions DE-OS 3 506 550 discloses a method and a device for harmless dumping of hazardous substances by incorporation into power plant ashes. In this method, first the Kraftwerksasche, preferably brown coal ash, mixed intensively with water until homogenous mixing is achieved with pasty consistency. Subsequently, this mushy mixture of environmentally hazardous substance is added. The resulting slurry solidifies by setting. Disadvantages of this method are, on the one hand, the high technological complexity and, on the other hand, the fact that the mixing with water significantly reduces the amount of liquid waste products to be incorporated in the aiiceil. In addition, it is known that waste from nuclear facilities, the chemical industry or similar industries, for which neither a reprocessing nor a recovery as secondary raw material nor a problem-free landfill is possible to integrate in concrete and thus to ensure safe long-term storage.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur dauerhaften Einbindung toxischer sowie mittel und niedrig radioaktiver Abfalls zu entwickeln, daß es gestattet, diese Abfallstoffe mit gegenüber bisherigen Verfahren wesentlich verringertem Aufwand und verbesserten Eigenschaften einer Endlagerung zuzuführen.The aim of the invention is to develop a process for the permanent incorporation of toxic as well as medium and low-level radioactive waste, which allows to supply these waste materials with respect to previous methods significantly reduced effort and improved properties of a final disposal.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geeignete Ausgangsstoffe für ein Verfahren zur Einbindung von Abfallstoffen zu finden, die den Ersatz von Zementbetonen gestatten und die aufgrund ihrer Struktur die sichere Einbindung mindestens gleicher Abfallmengen ermöglichen.The invention has for its object to find suitable starting materials for a process for the integration of waste materials that allow the replacement of cement concretes and allow due to their structure, the safe involvement of at least equal amounts of waste.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ausgewählte, hydraulisch erhärtende Braunkohlenfilteraschen, vorzugsweise Aschen der trockenen Rauchgasentschwefelung (KaIK- · Steinadditivverfahren) als Bindemittel zur Einbindung der Abfallstoffe eingesetzt werden. Erfindungsgemäß' liegt die chemische Zusammensetzung der Aschen innerhalb der nachstehenden Grenzwerte.This object is achieved in that selected, hydraulically hardening brown coal filter ash, preferably ashes of the dry flue gas desulfurization (KaIK stone additive process) are used as binders for incorporation of waste. According to the invention, the chemical composition of the ashes is within the following limits.

Braunkohlenfilteraschen Additivfilteraschen SiO₂ CaOBrown coal filter bags Additive filter ash SiO ₂ CaO

2525 6060 M-%M-% 13 -13 - 45 M-%45% 1818 4040 M-%M-% 25 -25 - 55 M-%55% 88th 1717 M-%M-% 7 -7 - 20 M-%20% 22 1515 M-%M-% 2 -2 - 15 M-%15% 33 1212 M-%M-% 5 -5 - 25 M-%25%

Gegenüber den bekannten Verfahren ergeben sich wesentliche ökonomische Vorteile, die insbesondere darauf beruhen, daß anstelle hochwertiger Bindemittel Abfallstoffe genutzt werden, daß aufgrund des teilweise höheren Flüssigkeitsaufnahme- und Haltevermögens ein geringerer Bindemitteleinsatz erforderlich ist und daß dadurch die nur begrenzt zur Verfugung stehenden Endlagerräume durch das höhere spezi ische Verhältnis Endlagerprodukt/Bindemittel effektiver genutzt werden können. Als besonders günstig erweisen sich Filteraschen aus der Rauchgas-Compared to the known methods, there are significant economic advantages, which are based in particular on the fact that instead of high-quality binder waste materials are used, that due to the partially higher Flüssigkeitsaufnahme- and holding capacity, a lower binder usage is required and thereby standing only limited disposal storage facilities by the higher specific ratio repository product / binder can be used more effectively. Filter ash from the flue gas

J6SOS0J6SOS0

entschwefelung (Additivfilteraschen). Die Hydraulizität dieser Aschen ist für die gestellten Festigkeitsanforderungen günstiger als die übliche Filterasche und die bei einer Verwertung dieses Aschetyps in anderen Anwendungsbereichen des Bauwesens evtl. auftretenden Problemen und Einsatzbegrenzungen z. B. durch den erhöhten SO,-Gehalt und CaOr .Gehalt sind ohne Bedeutung.desulfurization (additive filter bags). The hydraulicity of these ashes is cheaper for the set strength requirements than the usual filter ash and possibly occurring in a utilization of this type of ash in other applications of construction problems and operational limitations z. B. by the increased SO, content and CaOr .Gehalt are of no importance.

Darüber hinaus haben sich Additivfilteraschen als vorteilhafter bei der Bindung von Flüssigkeiten mit hohen Salzkonzentrationen erwiesen. Durch den Einfluß der in den einzubindenden Flüssigkeiten gelösten Reagenzien werden die Erstarrungszeiten der Bindemittel z. T. wesentlich verlängert. Additivfilteraschen weisen bei einer Vielzahl einzubindender Flüssigkeiten deutlich kürzere Erstarrungszeiten auf.In addition, additive filter ashes have been found to be more advantageous in binding liquids with high salt concentrations. Due to the influence of dissolved in the liquids to be incorporated reagents, the solidification times of the binder z. T. substantially extended. Additive filter bags have significantly shorter solidification times for a large number of liquids to be incorporated.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die Endlagerung der Abfallstoffe nach dem bekannten Durchbumpfungsverfahren durchgeführt wird. In dem zur Deponie verfügbaren Raum in einem Salzstock werden 50 t Additivfilterasche vorgelegt und mit der endzulagernden radioaktiven Flüssigkeit besprüht. Entsprechend der nach ENSLIN ermittelten Flüssigkeitsaufnahme werden dann 38,5 m einzulagernde Flüssigkeit hinzugegeben und eingebunden. Nach 19 Stunden und 40 Minuten beginnt aer Erstarrungsprozeß des Gemisches, der nach 23 Stunden und 15 Minuten abgeschlossen ist. Aus den nachfolgend aufgeführten tabellarischen Übersichten über die Flüssigkeitsaufnahme und die Erstarrungszeiten einzelner Bindemittei ist der Vorteil der erfindungygemäß eingesetzten Additivfilterasohe ersichtlich.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment, wherein the disposal of the waste is carried out according to the known Durchbumpfungsverfahren. In the space available for disposal in a salt dome, 50 t of additive filter ash are introduced and sprayed with the radioactive liquid to be stored. According to the liquid intake determined according to ENSLIN, 38.5 m of liquid to be stored are then added and incorporated. After 19 hours and 40 minutes, the aerification process of the mixture begins, which is completed after 23 hours and 15 minutes. From the following tabular overviews on the liquid absorption and the solidification times of individual Bindemittei the advantage of erfindungygemäß used Additivfilterasohe can be seen.

Die Flüssigkeitsaufnahme der Bind mittel an endzulagernden flüssigen Abprodukten wird ..weckmaßiger-weise mit der Methode nach ENSLIN bestimmt. Für unterschiedliche Bindemittel wurden,bezogen auf die Aufnahme gesättigter Boratlösung, folgende Werte ermittelt:The liquid uptake of binders to end-accumulating liquid waste products is determined ..wake-wise with the ENSLIN method. For different binders, based on the intake of saturated borate solution, the following values were determined:

JisoeoJisoeo

Bindemittel FlüssigkeitsaufnahmeBinder fluid intake

ml/gml / g

Portlandzement PZ 1/45 0,62Portland cement PZ 1/45 0.62

Braunkohlenfilterasche 0,72Brown coal filter bag 0,72

Additivfilterasche 0,77Additive filter ash 0,77

Das einzubindende flüssige Abprodukt enthält in der über wiegenden Mehrzahl der Fälle das für die Hydratation des Bindemittels erforderliche Wasser wie im genannten Beispiel. In Ausnahmen ;.st dieses zu Lasten der einzubindenden Flüssigkeit zuzusetzen.The liquid waste product to be incorporated contains, in the vast majority of cases, the water required for the hydration of the binder, as in the example mentioned. In exceptional cases, this is to be added at the expense of the liquid to be incorporated.

Die Erstarrungszeiten bei Verwendung der o. g. Bindemittel und gesättigter Boratlösung betragen:The solidification times when using the o. G. Binder and saturated borate solution are:

Bindemittel ErstarrenBinder solidify

Beginn EndeBeginning of the end

h : min h : minh: min h: min

Portlandzement PZ 1/45 Braunkohlenfilterasche AdditivfilteraschePortland cement PZ 1/45 brown coal filter bag Additive filter ash

34 :34: 2020 37 :37: 0000 34 :34: 1010 38 :38: 4040 19 :19: 4040 23 :23: 1515

Claims

claim

Process for the incorporation of radioactive or toxic wastes using binders, characterized in that as a binder hydraulically hardening brown coal filter ash with the chemical composition SiQ ₂ 15 - 60 M% CaO 18 - 40 M-% Al ₂ O ₃ 8-17 M- % Fe ₂ O ₃ 2 - 15 M-% SO ₃ 3-12 M-%

preferably ashes of dry flue gas desulphurisation (limestone additive process - additive filter ash) with the chemical composition