DE19701929A1 - Vorrichtung zur Aufbereitung von Ionenaustauscherharz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufberei­ tung von Ionenaustauscherharz aus einer kerntechnischen An­ lage.

In einer kerntechnischen Anlage, insbesondere in einer Kern­ kraftwerksanlage, werden Abwässerströme oder Kondensatströme üblicherweise einer Reinigung unterzogen. Für eine derartige Reinigung, insbesondere für eine Endreinigung, können Ionen­ austauscherharze in Bettform (z. B. Mischbettfilter) oder in Form von Anschwemmschichten eingesetzt werden. Die Ionenaus­ tauscherharze dienen dabei insbesondere zur Entionisierung des jeweiligen Abwasser- oder Kondensatstroms. Je nach anfal­ lender Ionenart können anionische und/oder kationische Ionen­ austauscherharze eingesetzt werden. Das jeweilige Ionenaus­ tauscherharz kann dabei in Pulverform als Pulverharz vorlie­ gen. Alternativ kann aber auch Ionenaustauscherharz in Form von kleinen Kügelchen (Kugelharz) verwendet werden.

Die als Reinigungs- oder Filtermaterial verwendeten Ionenaus­ tauscherharze werden nach ihrem Gebrauch einer Endlagerung zugeführt. Feinkörnige oder pulverförmige Ionenaustauscher­ harze können dabei einer chemischen oder thermischen Behand­ lung unterzogen werden, die eine Reduktion ihres Quellvermö­ gens bewirkt. Nach einer derartigen Reduktion des Quellvermö­ gens des jeweiligen Ionenaustauscherharzes ist eine Einbin­ dung des Ionenaustauscherharzes in eine Zement- oder Bitumen­ matrix möglich, ohne daß die Matrix durch Quellen der Ionen­ austauscherharze zerstört wird. Auf diese Weise ist ein pul­ verförmiges Ionenaustauscherharz besonders gut endlagerfähig.

Bei einem grobkörnigen Ionenaustauscherharz oder bei einem Kugelharz hingegen ist durch eine chemische oder thermische Behandlung nur eine begrenzte Reduktion des Quellvermögens erreichbar. Diese Ionenaustauscherharze werden daher übli­ cherweise in entwässerter oder getrockneter Form oder mittels eines Bindemittels zwischen- oder endgelagert. Bei einer der­ artigen Lagerung ist jedoch bei Wasserzutritt ein unerwünsch­ tes Quellen und damit eine Schädigung des Gebindes des Ionen­ austauscherharzes möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung anzugeben, die eine besonders zuverlässige Zwischen- oder Endlagerung auch von grobkörnigem Ionenaustauscherharz oder von Kugelharz ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Ionenaustauscherharz aus einer kerntechni­ schen Anlagen gelöst, bei der zur Zerkleinerung des Ionenaus­ tauscherharzes eine Mühle vorgesehen ist.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß für eine besonders zuverlässige Zwischen- oder Endlagerung auch für grobkörniges Ionenaustauscherharz oder für Kugelharz eine Einbindung in eine Zement- oder Bitumenmatrix vorgesehen sein sollte. Dazu sollte eine geeignete Reduktion des Quellvermö­ gens des Ionenaustauscherharzes bzw. des Kugelharzes sicher­ gestellt sein. Das Quellvermögen kann dabei durch eine geeig­ nete chemische oder thermische Behandlung analog der Behand­ lung eines feinkörnigen Ionenaustauscherharzes reduziert wer­ den. Um eine derartige Reduzierung des Quellvermögens des grobkörnigen Ionenaustauscherharzes bzw. des Kugelharzes zu ermöglichen, sollte das grobkörnige Ionenaustauscherharz bzw. das Kugelharz in der Art einer Vorbehandlung zunächst zer­ kleinert werden. Dazu sollte eine geeignete Zerkleinerungs­ vorrichtung vorgesehen sein.

Als Zerkleinerungsvorrichtung ist zweckmäßigerweise insbeson­ dere eine Scheibenmühle vorgesehen, die als Mahlelemente eine feststehende Statorscheibe und eine dieser gegenüber rotie­ rende Rotorscheibe aufweist. In einem zwischen der Stator­ scheibe und der Rotorscheibe vorgesehenen justierbaren Spalt kann die Zerkleinerung des Ionenaustauscherharzes aufgrund von Scher- und Schneidkräften erfolgen. Insbesondere aufgrund der physikalischen Eigenschaften des Ionenaustauscherharzes, nämlich aufgrund seiner Elastizität, hat sich die Verwendung einer Scheibenmühle bei der Zerkleinerung des Ionenaustau­ scherharzes als besonders wirkungsvoll erwiesen.

Als Mahlelemente der Scheibenmühle sind vorzugsweise Korund­ scheiben vorgesehen. Für eine besonders zuverlässige Aufbe­ reitung des Ionenaustauscherharzes ist die Scheibenmühle vor­ teilhafterweise in einen Umwälzkreislauf des Ionenaustau­ scherharzes geschaltet. Somit ist ein mehrmaliger Durchlauf des Ionenaustauscherharzes durch die Scheibenmühle möglich, wobei insbesondere durch eine Variation des Spalts zwischen deren Mahlelementen eine von Durchlauf zu Durchlauf stärkere Zerkleinerung erreichbar ist. Das Ionenaustauscherharz ist nach einer ersten Zerkleinerung in einer Suspension pumpbar und somit in einem Umwälzkreislauf führbar, obwohl grobkörni­ ges Ionenaustauscherharz oder Kugelharz üblicherweise sedi­ mentiert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch die Verwendung einer Scheibenmühle bei der Aufbereitung eines Ionenaustauscherharzes aus einer kern­ technischen Anlage eine Zerkleinerung des Ionenaustauscher­ harzes mit besonders einfachen Mitteln möglich ist. Die Zer­ kleinerung kann dabei, insbesondere nach mehreren Durchläufen des Ionenaustauscherharzes durch die Scheibenmühle, bis zu einer Korngröße des Ionenaustauscherharzes von weniger als 200 µm durchgeführt werden. Das Quellvermögen eines derartig aufbereiteten Ionenaustauscherharzes ist mittels einer ther­ mischen oder chemischen Behandlung reduzierbar. Derartig auf­ bereitetes Ionenaustauscherharz in ehemals Kugelform ist so­ mit einer besonders geeigneten Zwischen- oder Endlagerung, beispielsweise durch Einbinden in eine Zement- oder Bitumen­ matrix, zuführbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur schematisch eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Ionenaustauscherharz.

Die Vorrichtung 1 gemäß der Figur ist zur Aufbereitung von Ionenaustauscherharz I aus einer nicht näher dargestellten kerntechnischen Anlage vorgesehen. Die Vorrichtung 1 umfaßt einen zur Aufnahme des Ionenaustauscherharzes I vorgesehenen Aufnahmebehälter 2. Der Aufnahmebehälter 2 weist ein durch einen Motor 4 antreibbares Rührwerk 6 auf. Ausgangsseitig ist der Aufnahmebehälter 2 über eine durch ein Ventil 8 absperr­ bare Leitung 10 mit einer Scheibenmühle 12 verbunden. Die Scheibenmühle 12 ist ihrerseits ausgangsseitig über eine Lei­ tung 14 an einen Sammelbehälter 16 angeschlossen, der ein über einen Motor 18 antreibbares Rührwerk 20 aufweist. Der Sammelbehälter 16 ist ausgangsseitig an eine mit einem Ventil 21 absperrbare Leitung 22 angeschlossen, in die eine Pumpe 24 geschaltet ist. Die Leitung 22 ist in nicht näher dargestell­ ter Weise an eine Vorrichtung zur Weiterbehandlung des Ionen­ austauscherharzes I angeschlossen.

In Pumpenrichtung nach der Pumpe 24 zweigt von der Leitung 22 ein mit einem Ventil 26 absperrbares Leitungsteilstück 28 ab, das an die zwischen dem Aufnahmebehälter 2 und der Scheiben­ mühle 12 vorgesehene Leitung 10 angeschlossen ist. Mit ande­ ren Worten: Die Scheibenmühle 12 ist in einen durch die Lei­ tung 14, den Sammelbehälter 16, die Leitung 22, die Pumpe 24, das Leitungsteilstück 28 und die Leitung 10 gebildeten Um­ wälzkreis 30 geschaltet.

Die Scheibenmühle 12 umfaßt als erstes Mahlelement 32 eine Statorscheibe und als zweites Mahlelement 34 eine über einen Motor 36 antreibbare Rotorscheibe. Die Mahlelemente 32, 34 sind als Korundscheiben ausgebildet.

Beim Betrieb der Vorrichtung 1 wird dem Aufnahmebehälter 2 über eine Zuführungsleitung 38 das Ionenaustauscherharz I zu­ geführt. Im Aufnahmebehälter 2 wird das Ionenaustauscherharz I als Harz-/Wassergemisch gerührt. Dazu wird dem Aufnahmebe­ hälter 2 von einem Wasserbehälter 40 aus über eine Zufüh­ rungsleitung 42 Wasser W zugeführt.

Das Ionenaustauscherharz I wird über die Leitung 10 der Scheibenmühle 12 zugeführt. In einem Spalt 44 zwischen den Mahlelementen 32, 34 der Scheibenmühle 12 wird das Ionenaus­ tauscherharz I infolge von Scher- und Schneidkräften zerklei­ nert. Nach seiner Zerkleinerung gelangt das Ionenaustauscher­ harz I' in den Sammelbehälter 16.

Nach mindestens einem Durchlauf durch die Scheibenmühle 12 ist das zerkleinerte Ionenaustauscherharz I' in einer Suspen­ sion pumpbar und somit mittels der Pumpe 24 über den Umwälz­ kreis 30 der Scheibenmühle 12 für einen erneuten Durchlauf zuführbar. Durch Modifikation der Breite des Spalts 44 ist da­ bei bei einem weiteren Durchlauf durch die Scheibenmühle 12 eine weitergehende Zerkleinerung mäglich. Die Zerkleinerung des Ionenaustauscherharzes I wird dabei mittels mehrmaligem Durchlauf durch die Scheibenmühle 12 solange weitergeführt, bei eine vorgebbare Grenzkorngröße des Ionenaustauscherharzes I' von beispielsweise etwa 200 µm unterschritten wird. Sobald dieser Fall eintritt, wird das zerkleinerte Ionenaustauscher­ harz I' über die Leitung 22 einer weiteren Verarbeitung zuge­ führt. Dort kann beispielsweise eine thermische und/oder eine chemische Behandlung zur Reduktion des Quellvermögens des zerkleinerten Ionenaustauscherharzes I' vorgesehen sein. Ins­ besondere ist dabei eine Behandlung des zerkleinerten Ionen­ austauscherharzes I' analog zu einer Behandlung eines fein­ körnigen Ionenaustauscherharzes möglich. Abschließend kann die Einbindung des zerkleinerten Ionenaustauscherharzes I' in eine Zement- oder Bitumenmatrix vorgesehen sein.

Claims (4)

1. Vorrichtung (1) zur Aufbereitung von Ionenaustauscherharz (I) aus einer kerntechnischen Anlage, bei der zur Zerkleine­ rung des Ionenaustauscherharzes (I) eine Mühle vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei als Mühle eine Schei­ benmühle (12) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Scheibenmühle (12) eine Anzahl von Korundscheiben als Mahlelemente (32, 34) auf­ weist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Mühle in einen Umwälzkreislauf (30) für eine Suspension des Ionenaustauscherharzes (1) geschaltet ist.