HU186525B - Method for embedding of liquind and solid radioactive and harmful to living organism waste matters in bitumen - Google Patents

Abstract

A találmány folyékony és szilárd radioaktív, valamint élő szervezetre káros hulladékok bitumenbe történő beágyazására alkalmas eljárásra vonatkozik. Az eljárás abban áll, hogy hulladék-oldatból és/ vagy emulzióból és/vagy szuszpenzióból mechanikai keveréssel áramló filmet képeznek, a filmet közömbös gázzal érintkeztetik, a keverés és a közömbös gáz hatására a 120-180 °C-on, célszerűen 120-150 "C-on az erősen turbulens film oldó- és/ vagy szuszpendáló- és/vagy emulgeáló szerének 70-90%-át, célszerűen 75-80%-át eltávolítják, a pasztaszerüvé vált anyagot pedig ezután érintkeztetik á keveréssel kialakított bitumenfilmmel úgy, hogy a bitumen belépési áramlási sebességét lecsökkentik, majd 120-180 °C-on a két filmáramot egyetlen árammá egyesítik, az egyesített filmáram maradék oldószerét és/vagy emulgeálószerét és/vagy szuszpendálószerét eltávolítják és közben a hulladékanyagot a bitumenbe egyenletes eloszlásban beágyazzák. -1-

Description

A találmány tárgya eljárás folyékony, valamint szilárd, legfeljebb 5 mm szemcseméretü vagy arra aprítható és vízben vagy szerves folyadékokban szuszpendálható vagy oldható radioaktív és élő szervezetre káros hulladékok bitumenbe történő beágyazása.

Számos technológiai eljárás ismeretes különböző munkahelyeken, így például izotóplaboratóriumokban, atomerőmüvekben és hasonló helyeken keletkező folyékony radioaktív hulladékok besűrítésére, majd a sűrítmény további feldolgozására. Ismeretesek olyan eljárások is, ahol a sűrítményt hozzátét-anyagokkal (cement) szilárdítják, vagy a sűrítményt kiszárítják és ugyancsak hozzátét anyagokkal (műanyag, üveg) kezelik, majd szilárdítják és a megszilárdított anyagot (terméket) tárolják véglegesen. (2014 435 és 2015 010 számú francia szabadalmak). Ismeretesek továbbá olyan eljárások, melyekben a sűrítményt bitumennel kezelik és emulziót képeznek, az emulziókat pedig további műveletekben megbontják. (245 695 sz. osztrák szabadalom). Más eljárásnál az oldatban lévő hulladékokat vagy szilárd halmazállapotú hulladékokat olvadt állapotban lévő (200-250 ’C) bitumennel keverő üstben összekeverik, és ha víztartalmú hulladékról van szó, akkor az elegyből a vizet további folyamatban elpárologtatják vagy erre a célra különlegesen kialakított kisajtoló csigás készüléket (extrudert) alkalmaznak (266 268 sz, osztrák szabadalom). __________

Az említett eljárásoknál a folyékony hulladékok besűrítése, majd azok szilárdítása, a szilárd hulladékanyagok kezelése és a hozzátét-anyagokba történő beágyazása különválasztott technológiai folyamatban megy végbe, ahol mindkét folyamat számos hátránnyal jár.

A bepárló készülékekben nagy anyagkoncentrációt nem lehet elérni, ugyanis a hulladékban található anyagok oldhatóságuktól függően a tárolás hőmérsékletén kiválhatnak és a kivált sók a szilárdítás folyamatában problémákat, lerakódásokat, dugulásokat okoznak.

A bepáríóban, különösen szerves detergensek jelenlétében és nagyobb anyagkoncentrációknál, az anyag felhabzik és ez nagymértékben rontja a besűrítést és a tisztítást.

Cementes szilárdítás esetén a beágyazott anyagok (sók) legfeljebb 20%-ot érhetnek el a termékben, mivel a tárolás során a megszilárdított anyag tönkremegy nagyobb koncentrációknál,

Üvegbe, műanyagba ágyazás során száraz formában kell a hulladékot előállítani, ez további feldolgozási nehézségeket okoz, továbbá e feldolgozási mód rendkívül költséges.

A bitumenbe történő beágyazás eddig ismert módszereinél bitumen-emulzió alkalmazása, az emulzió kialakítása vagy megbontása jelentős energiát és időt igényel. Amennyiben bitument alkalmaznak, annak rossz hővezetőképessége miatt az ismert eljárásoknál nagy futófelületeket és magasabb technológiai hőmérsékletet kell biztosítani. A beágyazásra alkalmazott bitumeneknek, de sok esetben maguknak a beágyazásra kerülő anyagoknak - különösen, ha azok hőre érzékenyek - fizikaikémiai tulajdonságaikat kedvezőtlenül befolyásol2 ja, ugyanakkor gyulladáshoz, robbanáshoz is vezethet. Az ismert bitumenezési eljárásoknál, a radioaktív va^y az élő szervezetre káros anyagok hatástalanításához zárt berendezések felépítését bonyolultan oldják meg.

A találmány szerinti eljárással az volt a célunk, hogy folyadékok és szilárd radioaktív, valamint élő szervezetre káros hulladékok bitumenbe történő beágyazását az eddig ismert eljárásoknál gazdaságosabb üzemmódban állítsuk elő. Az előállított termékekben a hulladék egyenletesebb és finomabb eloszlású, ezáltal tárolás közbeni nagyfokú kilúgozódási ellenállású, továbbá lényegesen nagyobb koncentrációjú a hulladék és teljesen kizárt a tűz vagy robbanás veszélye.

A folyékony hulladékból és bitumenből turbulens, változó lineáris áramlási sebességű filmeket képezünk a folyékony hulladék oldószer és/vagy szuszpendálószer eltávolítására és a hulladék szárazanyag-tartalmának beágyazására.

Az eljárás során a hulladékot tartalmazó oldatból vagy szuszpenzióból valamely célszerűen kialakított készülékben, a fűtött készülékfalon mechanikusan turbulens áramlásban lévő filmet képezünk és ezt a készülékben ellenáramban betáplált közömbös gázárammal is keverjük, ellenáramú üzemeltetési móddal (az ellenáram a betáplált anyag és a keletkezett párák egymáshoz viszonyított haladási irányát jelenti), a hulladék víztartalmának vagy oldószertartalmának főtömegét a készülék első kétharmadában elveszti, majd ez az erőteljesen kevert, turbulens mozgásban lévő pasztaszerű film találkozik ι készülék utolsó egyharmad részének kezdőpontjába betáplált, célszerűen 120-180 ’C-ra felmelegített bitumenfilmmel, amellyel bensőségesen elegyedik és a készülék utolsó egyharmad részében a hulladék a maradék víz és/vagy oldószertartalmát elveszíti, miközben a szárazanyag illetve szilárd rész a bitumenbe finom eloszlásban beágyazódik. A találmány szerinti eljárásnál a finom és egyenletes eloszlást egyrészt a turbulens áramlású filmek képzésével, másrészt azzal érjük el, hogy az oldott vagy szuszpendált hulladékrészecskék az oldószert, vagy szuszpendáló szert elveszítik és ezzel egyidejűleg egyenletesen bevonódnak a beágyazó bitumennel, végül azáltal, hogy az egyenletes és tökéletes beágyazást az intenzív mechanikai és közömbös gáz keverés is elősegíti.

Az eljárás megvalósítására alkalmas berendezés például egy rotációs rendszerű, bepárló-beágyazó készülék, melynek a felső, körülbelül kétharmad részén az oldalok, illetve a zagyok besűrítése, az alsó körülbelül egyharmad részén pedig további besűrítés és a szárazanyag bitumenbe történő egyenletes elosztása és beágyazása történik úgy, hogy a bepárlórészen a forgórész lengőlapátokat, a beágyazó részen pedig merev lapátokat és/vagy merev és lengölapátos, kombinációs szerkezeti elemeket tartalmaz, melyek kaparó élekkel vannak ellátva, és melyek elérik a bepárló falát, ezáltal a kivált anyag vagy bitumen falra való égése és a káros bomlási folyamatok elkerülhetők, s ezáltal a hőátadási viszonyok romlása is visszaszorítható. A beágyazás során a bepárló-beágyazó készüléken keresztül közömbös gázt recirkuláltatunk, célszerü-21

186 525 en a bepárló-beágyazó készülék, kondenzátor, szeparátor, termékgyűjtö, bepárló-beágyazó készülék sorrendjében. ____

Az eljárás egyik célszerű megvalósítási módja és működése a mellékelt rajz alapján a következő: 5

Az Γhulladéktároló tartályból a hulladék oldat vagy szuszpenzió formájában 2 adagoló szerkezeten keresztül a rotációs rendszerű 3 bepárlóbeágyazó készülék felső részébejut, ahol célszerűen 120-160 °C-ra fűtött bepárló szakaszban víztartal- 10 mának jelentősebb hányadát a lengőlapotok hatá-. sára, vékonyrétegű anyagáramban elveszíti, majd a 4 bitumentartályból az 5 adagoló szerkezeten keresztül bejuttatott, célszerűen 120—180 °C-ra melegített bitumennel találkozik, ahol a merev és/vagy 15 lengőlapátok, vagy ezek kombinált szerkezeti elemei hatására ugyancsak vékony, intenzíven kevert anyagrétegben maradék víztartalmát is elveszíti, a szárazanyag igen finom eloszlásban a bitumenbe beágyazódik, majd a 6 termékgyüjtőbe jut, ahon- 20 nan időszakosan, célszerűen megválasztott anyagú tartályba kerül, amely nincs feltüntetve. A párák a 7 kondenzátorban lecsapódnak, majd a 8 szeparátorban a közömbös gáztól való elválasztás, minőség-ellenőrzés (aktivitás, maradék hulladékanyag) 25 után hagyja el a rendszert, míg a közömbös gázt megfelelő szerkezet segítségével a rendszerben cirkulál. Részben ezáltal, részben az alkalmazott bitumen lobbanáspontjánál legalább 100 °C-kal alacsonyabb beágyazási hőmérséklet miatt a tűz- és rob- 30 banásveszély tökéletesen kizárt.

1. példa

Egy 115 g/l szárazanyag-tartalmú hulladék-olda- 35 tót szobahőmérsékleten, a bitument 140 142 °C hőmérsékleten tápláltuk be a 0,124 m² aktív felületű bepárló-beágyazó készülékbe atmoszferikus nyomáson, 130 °C hőmérsékletű fütögáz alkalmazásakor, 120 kg oldat/m² · h és 30 kg bitumen/ 40 m² · h fajlagos készülékkapacitás esetén a termék sótartalma 30%, a desztillátum szénhidrogéntartalma 4 · 10“⁶ g/l volt.

2. példa 45

Egy 150 g/l szárazanyag-tartalmú hulladék-oldatot 150 kg/m² h, a bitument 38 kg/m² · h fajlagos kapacitással dolgoztuk fel. Az oldatot szobahőmérsékleten, a bitument 140-145 °C hőmérsékle- 50 ten, atmoszferikus nyomáson tápláltuk be az 1. példában említett bepárló-beágyazó készülékbe.

A fülőgőz hőmérséklete 140 °C volt. A termék sótartalma 30%, a desztillátum szénhidrogéntartalma 5 10^-5 g/l volt.

3. példa

Egy 150 g/l szárazanyag-tartalmú hulladék-oldatot szobahőmérsékleten 210 kg/m² · h sebességgel, a bitument 142-145 °C hőmérsékleten, 50 kg/m² h sebességgel tápláltuk be az 1. példában említett készülékbe. A fütőgőz hőmérséklete 150 °C volt. A termék sótartalma 31%, a desztillátum szénhidrogén-tartalma 5 · 10 ^s g/l volt.

A példák tanúsítják, hogy a találmány szerinti eljárás rendkívül széles határok között alkalmazható, mind változó hulladékoldat-koncentráció, mind változó fajlagos feldolgozási anyagmennyiségek esetén úgy, hogy a termék anyagkoncentrációját egy kívánt állandó értéken tartjuk.

A találmány szerinti eljárás előnyei az ismert eljárásokhoz viszonyítva abban vannak, hogy nagyobb hulladékkoncentrációt tudunk elérni a kilúgozódás növekedésének a veszélye nélkül, a hulladék eloszlása egyenletesebb a beágyazó bitumenben, kizárt a tűz- és robbanásveszély, a termékben a beágyazott anyag koncentrációja könnyen beállítható és a kívánt értéken tartható és az ismert eljárásokhoz viszonyítva gazdaságosabb.

Claims (5)

1. Eljárás folyékony és/vagy szilárd radioaktív, valamint élő szervezetre káros hulladékok bitumenbe történő beágyazására, azzal jellemezve, hogy hulladék oldatból és/vagy emulzióból és/vagy szuszpenzióból mechanikai keveréssel áramló filmet képezünk, a filmet közömbös gázzal érintkeztetjük, a keverés és a közömbös gáz hatására a 120-180 °C-on, célszerűen 120-150 °C-on az erősen turbulens film oldó- és/vagy szuszpendáló- és/vagy emulgeáló szerének 70-90%-át célszerűen 75-80%át eltávolítjuk, a pásztaszerüvé váló anyagot pedig ezután érintkeztetjük a keveréssel kialakított bituírenlilmmel úgy, hogy a bitumen belépési áramlási sebességét lecsökkentjük, majd 120-180 °C-on a két fhmáramol egyetlen árammá egyesítjük, az egyesített filmál am maradék oldószerét és/vagy emulgeálószerét és/vagy szuszpendálószerét eltávolítjuk és közben a hulladékanyagot a bitumenbe egyenletes eloszlásban beágyazzuk.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy beágyazó bitumenként legalább 45 °C és legfeljebb 80 °C gyürüsgolyós lágyuláspontú bitument alkalmazunk.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a bitumenbe a hulladékot bitumenre számítva 20-60% között ágyazzuk be.

4. Az i. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a beágyazási folyamat alatt közömbös gázként nitrogént cirkuláitalunk a rendszerben.

5. Az 1. vgy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a szilárd, aktív hulladékot, élő szervezetre káros szilárd hulladékot oldás és/vagy szuszpendáiás és/vagy emulgeálás után dolgozzuk fel.