DE2705470C3 - Verfahren zum Trocknen von Borsäure und/oder Borate enthaltenden Lösungskonzentraten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Borsäure und/oder Borate enthaltenden Lösungskonzentraten durch Verdampfen dieser Konzentrate nach Zugabe von Kalk.

Borsäure wird allgemeinen in Kernreaktoren, insbesondere in Wasserdruck-Reaktoren, als Absorptions- »5 mittel für Neutronen eingesetzt In der Praxis kann die Steuerung des Reaktionsgrades dieser Reaktoren durch Veränderung des Borsäuregehalts im Kältemittel erfolgen.

Zur Veränderung des Reaktionsgrads unter Zuhilfenähme von Borsäure muß daher das Kältemittel gereinigt oder Borsäure in dieses injiziert werden. Die bei der Reinigung anfallende Borsäurelösung wird entweder wiederverwendet oder durch Verdampfen eingedickt und anschließend unlöslich gemacht. Das J5 Unlöslichmachen ist ein unabdingbarer Aufbereitungsschritt, wenn die Konzentrate gelagert werden sollen, da diese durch radioaktive Substanzen verunreinigt sind.

Die für ähnliche Konzentrate bekannten Verfahren zum Unlöslichmachen bestehen darin, daß diese ^jo Konzentrate mit Zement, Kunststoff oder Bitumen, gegebenenfalls nach vorheriger Trocknung des Konzentrats ummantelt werden. Eine unmittelbare Ummantelung mit Zement oder Kunststoffen kann zu Schwierigkeiten mit der Homogenität des zu lagernden Produkts führen. Aus diesem Grunde werden die Konzentrate vorzugsweise vor dem Ummanteln getrocknet.

Die Trocknung von Borsäure enthaltenden Konzentraten ist jedoch nicht einfach. In der Praxis zeigt sich, daß die zum Trocknen eingesetzten Vorrichtungen leicht durch ein Verbacken der Masse blockiert werden und das getrocknete Produkt keine zur Ummantelung geeignete Konsistenz, d. h. physikalische Beschaffenheit, aufweist.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Konzentrate beim Trocknen mit Kalk zu versetzen, um das Blockieren der Trocknungsvorrichtungen zu vermeiden und die Konsistenz des getrockneten Produkts zu verbessern. Kalk wandelt die löslichen Borate in *o unlösliche Calciumborate um, wozu jedoch erforderlich ist, sehr hohe Kalkmengen zuzusetzen, was wiederum eine unverhältnismäßig hohe Steigerung der Menge an Ablagerungsprodukt zur Folge hat.

Außerdem ist der Dekontaminationsgrad des Bors bei *> der Trocknung nicht sehr hoch. Er liegt im allgemeinen in der Größenordnung von 1000 bis 3000. Unter Dekontaminationsgrad für Bor wird verstanden das Verhältnis der Borkonzentration im Konzentrat und im verdampften Wasser.

Durch die Erfindung soll nunmehr ein Verfahren zum Trocknen von Konzentraten der hier zur Rede stehenden Art geschaffen werden, welches bei gesteigertem Bordekontaminationsfaktor zu einer verringerten Menge an Lagerungsprodukt führt.

Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß den Konzentraten ein Oxydationsmittel zugesetzt wird.

Dieses Oxydationsmittel kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens aus Wasserstoffperoxid, einem Permanganat, einem Chromat uad allgemein jedem mit dem Borsäurekonzentrat und Kalk verträglichen Oxydationsmittel bestehen. Bevorzugt wird Wasserstoffperoxid verwendet, da es sich bei diesem um ein starkes Oxydationsmittel handelt, welches außer den Sauerstoffatomen in das Konzentrat lediglich Wassermoleküle einführt.

Die zuzugebende Oxydationsmittelmenge wird anhand der auszuführenden Umsetzreaktion, d. h. der Ausbildung von Peroxyboraten stöcchiometrisch bestimmt Bei Einsatz von Wasserstoffperoxid wird auf jedes im Konzentrat enthaltene Mol Soda ein Mol Wasserstoffperoxid zugesetzt In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Borate im allgemeinen in Form von Natriumboraten vorliegen.

Die Zugabe eines Oxydationsmittels hat mehrere Auswirkungen auf die Borsäure und/oder die Borate enthaltenden Konzentrate. Durch Oxydation des Konzentrats werden die löslichen Borate in unlösliche Peroxyborate übergeführt, wodurch die Kalkzusatzmenge verringert werden kann. Andererseits neigen die Peroxyborate während der Trocknung nicht zur Polymerisation, wodurch die Bildung von Agglomeraten vermieden wird. Schließlich sind die Peroxyborate wasserunlöslich und werden in nur geringen Mengen vom Wasserdampf aufgenommen und mitgeführt, so daß der Dekontaminationsfaktor für Bor wesentlich gesteigert werden und leichr Größenordnungen von 20 000 bis 40 000 erreichen kann.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Konzentrate im Anschluß an das Trocknen mit Bitumen oder einem anderen Ummantelungsmittel ummantelt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht:

Beispiel

Ein zu trocknendes Borsäurekonzentrat enthält 12% Borsäure. Nach Neutralisierung mit Ätznatron (kaustische Soda) bis auf einen pH-Wert zwischen 9 und 10 wird eine 60% der Borsäuremenge äquivalente Kalkmenge zugesetzt. Dann erfolgt die Oxydation des Natriumborats zu Peroxyborat durch Zufügen von H2O2. Die zugesetzte molare Wasserstoffperoxidmenge ist gleich der molaren Menge an in Lösung enthaltenem Ätznatron. Die Trocknung liefert ein trockenes Produkt im Verhältnis von 130 kg Trockenprodukt auf 1kg Borsäure. Die scheinbare Dichte des geschütteten Produkts liegt bei 0,70, wenn der Gehalt an Rückstandsfeuchtigkeit unter 10% beträgt. Die tatsächliche Dichte des Trockenprodukts liegt in der Größenordnung von 1,90.

Wenn die gleiche Lösung lediglich mit Kalk behandelt wird, muß 1 kg Kalk pro kg Borsäure zugesetzt werden, was zu einer Menge von mindestens 1,5 kg Trockenpro-

3 4

dukt pro kg Borsäure führt Ummantelung nicht notwendigerweise durch Bitumen,

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ist sondern kann auch vermittels Kunstharzen oder

nicht auf die vorstehend beschriebenen Einzelheiten anderer Umhüllungsmittel erfolgen. Anstelle von im

beschränkt, sondern ganz allgemeinhin auf Trocknungs- Betrieb von Kernreaktoren anfallender Borsäure lassen

verfahren anwendbar. Als Oxydationsmittel braucht 5 sich auf gleiche Weise auch alle anderen, Borsäure

nicht unbedingt Wasserstoffperoxid verwendet zu und/oder Borate enthaltenden Lösungskonzentrate

werden, sondern es läßt sich auch jedes andere trocknen, die durch einen an sich beliebigen Schadstoff

Oxydationsmittel einsetzen. Gleichfalls braucht die verunreinigt sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trocknen von Borsäure und/oder Borate enthaltenden Lösungskonzentraten durch Verdampfen dieser Konzentrate nach Zugabe von Kalk, dadurch gekennzeichnet, daß den Konzentraten ein Oxydationsmittel zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxydationsmittel Wasserstoffperoxid zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrate im Anschluß an das Trocknen mit Bitumen oder einem anderen Ummantelungsmittel ummantelt werden.