JP3858368B2 - Decontamination method and apparatus for fine metal waste - Google Patents

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乙未生 板垣
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細金属系廃棄物の除染方法及びその装置に係り、特に、アクチニド塩化物の分溜により粉末状及び微細片状の金属系廃棄物（以下、微細金属系廃棄物）の除染を行なうものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所、燃料製造施設、再処理施設などで発生する放射性廃棄物が、汚染金属材である場合には、発生量が多大になることもあいまって、貯蔵処分容積の減少要求が高くなっている。
【０００３】
技術例１：特公平０５−０６２３１９号公報では、放射性物質で汚染された金属廃棄物を全溶融状態として、比重差を利用してスラグ相と溶融金属相とに分離した後、溶融金属相を下方に設けたるつぼに鋳造して固化させ、しかる後に、帯域純化法でさらに除染率を高めるようにしている。
技術例２：特公平０５−０１１５９７号公報では、錫及びシリコンとＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉの親和力の差を利用して、ＦｅからＣｏ，Ｎｉを分離するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、技術例１では、物質の拡散と装置上の制約から大量処理に難点があり、技術例２では、ウラン系元素には適用できないという課題が残されている。
また、浮楊溶解法（コールドクルーシブル誘導溶解法）は、耐火物製るつぼを不要とする点や、二次廃棄物の発生が少なくなる点で注目されているが、微細金属系廃棄物の溶解には適していない。
【０００５】
本発明は、このような課題を有効に解決するとともに、以下の目的を達成しようとするものである。
▲１▼微細金属系廃棄物の除染処理を可能とし、かつ大量処理を行なうこと。
▲２▼アクチニド元素の除去性を高めること。
▲３▼沸点及び塩素との親和力の差を利用して金属別の分離を効率よく行なうこと。
▲４▼塩化焙焼炉の形式による影響を受けにくく、金属塩化物の生成時の安定性を高めること。
▲５▼産業界で運用実績が多い焙焼炉を適用可能にして、実用性を高めること。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
微細金属系廃棄物を塩化焙焼炉内に投入し、３５０〜４００℃の温度環境で塩化焙焼して、ジルコニウム及びアルミニウムを塩化物にして分溜し、ジルコニウム及びアルミニウムの塩化物除去後における残留金属系廃棄物を、８００〜８５０℃の雰囲気下で塩化焙焼し、アクチニド元素またはその化合物を塩化物にして分溜することにより除染を行なう。
分溜された塩化物は、冷却回収手段に送り込むことにより冷却して、液化状態または固化状態で回収するとともに、分離したガス成分をオフガス処理系に移送して必要な処理を行なう技術が採用される。
塩化焙焼炉から取り出されたジルコニウム及びアルミニウム塩化物は、例えば金属または酸化物に変換して、回収処分または貯蔵処分される。
塩化焙焼炉から取り出されたウラン塩化物にあっても、例えば金属または酸化物に変換して、回収処分または貯蔵処分される。
塩化焙焼炉内に残された非塩化状態の残留金属は、必要に応じて塩化焙焼炉から取り出されて固化処理される。
金属系廃棄物中に含まれているプルトニウムは、ＰｕＣｌ4 の状態での揮発性が悪くなるために、非塩化状態の残留金属を溶解させるとともに、その際に造滓材の投入によりスラグ化を促進させて、他の金属溶融物と分離して除去することが望ましい。
塩化焙焼炉を複数段用意しておき、ジルコニウム及びアルミニウムの塩化焙焼を、第１段塩化焙焼炉で行なうとともに、ジルコニウム及びアルミニウム塩化物の分溜後における残留金属の塩化焙焼を、第２段塩化焙焼炉で行なう技術も採用される。
塩化焙焼炉として、多段の流動層炉や多段の外熱式ロータリーキルン型炉が採用される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る微細金属系廃棄物の除染方法及びその装置の第１実施形態及び第２実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。
【０００８】
図１及び図２において、符号１は汚染金属廃棄物供給系、２は貯留ホッパ、３Ａ，３Ｂは第１段塩化焙焼炉（塩化焙焼炉）、４は第１段冷却回収手段（冷却回収手段）、５は第１段オフガス処理系（オフガス処理系）、６Ａ，６Ｂは第２段塩化焙焼炉（塩化焙焼炉）、７は第２段冷却回収手段（冷却回収手段）、８は第２段オフガス処理系（オフガス処理系）、９は鋳造炉、１０Ａは上流シャッタ（シャッタ）、１０Ｂは下流シャッタ（シャッタ）を示している。
【０００９】
〔微細金属系廃棄物の供給〕
放射性物質で汚染されているとともに粉末状及び微細片状とされている微細金属系廃棄物（鉄合金系等の金属系廃棄物）を、予め保管施設等の汚染金属廃棄物供給系１に、充分に脱水乾燥させた状態で保管しておき、適量ずつ貯留ホッパ２に供給して一時貯留した状態とし、第１段塩化焙焼炉３Ａ，３Ｂの運転に合わせて、上流シャッタ１０Ａ及び下流シャッタ１０Ｂを適宜開いて第１段塩化焙焼炉３Ａ，３Ｂに供給する。
【００１０】
〔雰囲気ガスの供給〕
第１段塩化焙焼炉３Ａ，３Ｂに、Ｎ2 ガス及びＣｌ2 ガスを供給して、以下、第１段塩化焙焼炉３Ａ，３Ｂの内部をＮ2 ガス雰囲気でかつＣｌ2 ガス飽和（Ｃｌ2 ガスリッチ）雰囲気に保持する。
【００１１】
〔塩化焙焼炉〕
第１段塩化焙焼炉３Ａ，３Ｂ及び第２段塩化焙焼炉６Ａ，６Ｂについて説明する。
図１に示す例では、流動炉を２段に接続したものが適用されており、炉内に供給された微細金属系廃棄物や生成された塩化物等の被焙焼物の流動層を形成するようにして、後述する塩化反応を促進させるようにしている。
図２に示す例では、外熱式ロータリーキルン型炉を２段に接続したものが適用されており、炉内に供給された微細金属系廃棄物や生成された塩化物等の被焙焼物を回転させて、攪拌しながら塩化反応を促進させるようにしている。
【００１２】
〔第１段塩化焙焼〕
第１段塩化焙焼炉３Ａ，３Ｂに供給した微細金属系廃棄物を３５０〜４００℃に加熱する（塩化焙焼する）と、微細金属系廃棄物中のジルコニウム及びアルミニウムの塩化物が生成される。
該塩化物の沸点（ＡｌＣｌ3 ：１６０℃，ＺｒＣｌ4 ：３３６℃）よりも、第１段塩化焙焼炉３Ａ，３Ｂの雰囲気温度が高くなっていると、生成塩化物がガス化し、第１段冷却回収手段４に他のガスとともに引き取られる。
なお、微細金属系廃棄物を、前述したように充分に乾燥しておくことにより、水蒸気の発生量を抑制し、不安定な塩化物の生成や、炉内構造物または配管系の著しい腐食を防止することができる。
【００１３】
〔塩化物の第１段冷却回収〕
第１段冷却回収手段４に送り込まれたガス状の塩化物は、冷却されることにより液化または固形物として捕捉される（分溜されて貯留される）ために、塩化物以外のガス成分と自然に分離した状態となる。
なお、鉄の一部が塩化物のＦｅＣｌ3 となっていた場合には、第１段冷却回収手段４に捕捉される。
これらの塩化物は、金属または酸化物に変換された後、回収処分または貯蔵処分される。
【００１４】
〔オフガスの第１段処理〕
第１段オフガス処理系５を作動させて、第１段冷却回収手段４のガス成分を取り込むことにより、塩化物以外のガス分として、Ｎ2 ガス，少量のＣｌ2 ガスや水蒸気等が引き取られるが、これらのガス成分は、必要な処理がなされてオフガスとして処分される。
【００１５】
〔第２段塩化焙焼〕
第１段塩化焙焼炉３Ａ，３Ｂの塩化物の除去後における残留金属系廃棄物を、上流シャッタ１０Ａ及び下流シャッタ１０Ｂの開放により第２段塩化焙焼炉６Ａ，６Ｂに流下させて供給するとともに、第２段塩化焙焼炉６Ａ，６Ｂの内部にＮ2 ガス及びＣｌ2 ガスを供給して、Ｎ2 ガス雰囲気でかつＣｌ2 ガス飽和雰囲気に保持し、８００〜８５０℃に加熱すると、前記残留金属系廃棄物中に含まれているウランの塩化物（ＵＣｌ4 ）が生成される。
該ウラン塩化物の沸点（ＵＣｌ4 ：７９５℃）よりも、第２段塩化焙焼炉６Ａ，６Ｂの雰囲気温度が高くなっていると、ウラン塩化物がガス化し、第２段冷却回収手段７に他のガスとともに引き取られる。
なお、プルトニウムの塩化物の沸点（ＰｕＣｌ4 ：１７８０℃）は、第２段塩化焙焼炉６Ａ，６Ｂの雰囲気温度よりもはるかに高温であるために、第２段塩化焙焼炉６Ａ，６Ｂの内部でガス化されずに、他の金属成分，例えばＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒやその塩化物（ＦｅＣｌ2 ，ＮｉＣｌ2 ，ＣｒＣｌ2 ）とともに、残されたままとなる。
【００１６】
〔塩化物の第２段冷却回収〕
第２段冷却回収手段７に引き取られたガス状のウラン塩化物は、冷却されることにより液化または固形物として捕捉される（そのタンク内に貯留される）ために、塩化物以外のガス成分と自然に分離した状態となる。
ウラン塩化物にあっても、金属または酸化物に変換された後、厳重管理保管される。
【００１７】
〔オフガスの第２段処理〕
第２段オフガス処理系８を作動させて、第２段冷却回収手段７のガス成分を取り込むことにより、塩化物以外のガス分，Ｎ2 ガス，少量のＣｌ2 ガス等が、第２段オフガス処理系８に引き取られ、必要な処理がなされてオフガスとして処分される。
【００１８】
〔残留金属の処理〕
第２段塩化焙焼炉６Ａ，６Ｂの内部に残されている除染されかつ非塩化物である残留金属（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ等）は、上流シャッタ１０Ａ及び下流シャッタ１０Ｂの開放により鋳造炉９の溶湯中に移送されるとともに、インゴットケースに出湯して鋳造する等の処理がなされる。
なお、鋳造炉９の中には、次の溶解に必要な分の溶湯を残すようにするとよい。
【００１９】
〔プルトニウムの処理〕
鋳造炉９の溶湯中に、プルトニウムが含まれる場合には、プルトニウムの塩化物が前述したようにガス化されにくいため、鋳造炉９におけるＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ等の溶解の際に、石灰石，ＣａＯ，ＳｉＯ2 等の造滓材を投入してスラグ化を促進させて、他の金属溶融物と分離することにより、除去可能な状態とすることができる。
なお、取り出されたスラグは、プルトニウムの線量に基づいて厳重に管理保管されることになる。
【００２０】
図３は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕやその塩化物の標準生成自由エネルギー及び融点，沸騰点，昇華点，変態点を示している。
Ａｌ，Ｚｒ塩化物の標準生成自由エネルギーは、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ塩化物の標準生成自由エネルギーよりも著しく低くなっているために、塩素ガスと反応して容易に塩化物を生成する。
なお、ウランの塩化反応（標準生成自由エネルギー）は、Ｚｒの塩化反応と類似したものである。
一方、前述したように、Ａｌ，Ｚｒ塩化物の沸点は４００℃よりも低くなり、かつウラン塩化物の沸点は８００℃以下であるために、沸点差を利用して、これらの塩化物の分溜を行なうことができる。
【００２１】
〔他の実施の形態〕
本発明に係る微細金属系廃棄物の除染技術にあっては、次の技術を包含するものである。
ａ）一つの塩化焙焼炉の運転温度を設定することにより、前述した第１段塩化焙焼と第２段塩化焙焼とを実施すること。
ｂ）微細金属系廃棄物を間欠的にまたは連続的に供給するとともに、塩化焙焼工程または塩化物の取り出し工程を間欠的にまたは連続的に実施すること。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る微細金属系廃棄物の除染方法及びその装置によれば、以下のような効果を奏する。
（１） 塩化焙焼を行なうことにより、微細金属系廃棄物への適用性が高められるとともに、塩化焙焼を段階的に連続させることにより、廃棄物の大量除染処理を行なうことができる。
（２） 塩化物の状態で沸点差を利用して分溜することにより、特にアクチニド元素の除去性を高めることができる。
（３） 沸点差の利用に加えて、塩素との親和力の差を利用することにより、ジルコニウム，アルミニウム，ウラン，鉄等の金属別の分離を効率よく行なうことができる。
（４） 上記により、塩化焙焼炉の形式による影響を受けることを低減し得るとともに、温度管理により金属塩化物の生成時の安定性を高めることができる。
（５） 微細金属系廃棄物を、塩素ガス雰囲気と設定温度とにより塩化焙焼させるものであるため、産業界で運用実績が多い焙焼炉を適用可能にして、実用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る微細金属系廃棄物の除染方法及びその装置の第１実施形態を示す結線図である。
【図２】 本発明に係る微細金属系廃棄物の除染方法及びその装置の第２実施形態を示す結線図である。
【図３】 金属及びその塩化物における温度と標準生成エネルギーとの関係曲線図である。
【符号の説明】
１ 汚染金属廃棄物供給系
２ 貯留ホッパ
３Ａ，３Ｂ 第１段塩化焙焼炉（塩化焙焼炉）
４ 第１段冷却回収手段（冷却回収手段）
５ 第１段オフガス処理系（オフガス処理系）
６Ａ，６Ｂ 第２段塩化焙焼炉（塩化焙焼炉）
７ 第２段冷却回収手段（冷却回収手段）
８ 第２段オフガス処理系（オフガス処理系）
９ 鋳造炉
１０Ａ 上流シャッタ（シャッタ）
１０Ｂ 下流シャッタ（シャッタ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a decontamination method and apparatus for fine metal waste, and in particular, removal of powdered and fine flake metal waste (hereinafter referred to as fine metal waste) by fractionating actinide chloride. Dyeing.
[0002]
[Prior art]
When radioactive waste generated at nuclear power plants, fuel manufacturing facilities, reprocessing facilities, etc. is contaminated metal materials, the amount of generated waste is large, and the demand for reduction in storage and disposal volume increases. Yes.
[0003]
Technical Example 1: In Japanese Patent Publication No. 05-062319, a metal waste contaminated with radioactive materials is made into a completely molten state, and is separated into a slag phase and a molten metal phase using a specific gravity difference. The crucible provided below is cast and solidified, and then the decontamination rate is further increased by the zone purification method.
Technical Example 2: In Japanese Patent Publication No. 05-011597, Co and Ni are separated from Fe by utilizing a difference in affinity between tin, silicon and Fe, Co, and Ni.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Technical Example 1, there is a difficulty in mass processing due to material diffusion and device limitations, and in Technical Example 2, there remains a problem that it cannot be applied to uranium elements.
In addition, the floating melting method (cold crucible induction melting method) is attracting attention because it eliminates the need for a refractory crucible and reduces the generation of secondary waste. Not suitable for.
[0005]
The present invention is intended to effectively solve such problems and achieve the following objects.
(1) Make it possible to decontaminate fine metal waste and perform large-scale treatment.
(2) Increase the actinide element removal.
(3) Efficiently separate metals by utilizing the difference in boiling point and affinity with chlorine.
(4) To be less affected by the type of chlorination roasting furnace, and to improve the stability when producing metal chlorides.
(5) Improve practicality by making it possible to apply roasting furnaces that have a long history of operation in the industry.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Fine metal waste is put into a chlorination roasting furnace, chlorinated and roasted in a temperature environment of 350 to 400 ° C., and zirconium and aluminum are separated into chlorides, and after zirconium and aluminum chlorides are removed. Residual metal waste is chlorinated and roasted in an atmosphere of 800 to 850 ° C. and decontaminated by fractionating the actinide element or its compound as chloride.
The collected chloride is cooled by sending it to the cooling recovery means, and recovered in a liquefied or solidified state, and a technique is adopted in which the separated gas components are transferred to an off-gas processing system to perform the necessary processing. The
Zirconium and aluminum chlorides taken out from the chlorination roasting furnace are converted into, for example, metals or oxides, and are collected or stored.
Even in the uranium chloride taken out from the chlorination roasting furnace, it is converted into, for example, metal or oxide, and is collected or stored.
The non-chlorinated residual metal remaining in the chlorination roasting furnace is taken out of the chlorination roasting furnace and solidified as necessary.
Since plutonium contained in metal waste is less volatile in the state of PuCl 4 , it dissolves residual metal in the non-chlorinated state, and at that time, slag is formed by adding a fauxwood. It is desirable to promote and separate and remove from other metal melts.
Prepare multiple stages of chlorination roasting furnace, perform chlorination roasting of zirconium and aluminum in the first stage chlorination roasting furnace, and chlorination roasting of residual metal after fractionation of zirconium and aluminum chloride, A technique performed in a second stage chlorination roasting furnace is also employed.
As the chlorination roasting furnace, a multistage fluidized bed furnace or a multistage external heating rotary kiln type furnace is employed.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment and a second embodiment of a decontamination method and apparatus for fine metal waste according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
[0008]
1 and 2, reference numeral 1 denotes a contaminated metal waste supply system, 2 denotes a storage hopper, 3A and 3B denote first stage chlorination roasting furnaces (chlorination roasting furnaces), and 4 denotes first stage cooling recovery means (cooling). (Recovery means), 5 is a first-stage off-gas treatment system (off-gas treatment system), 6A and 6B are second-stage chlorination roasting furnaces (chlorination roasting furnace), 7 is a second-stage cooling recovery means (cooling recovery means), Reference numeral 8 denotes a second stage off-gas treatment system (off-gas treatment system), 9 denotes a casting furnace, 10A denotes an upstream shutter (shutter), and 10B denotes a downstream shutter (shutter).
[0009]
[Supply of fine metal waste]
Fine metal waste (metal waste such as iron alloy) that is contaminated with radioactive materials and is in the form of powder and fine pieces is preliminarily placed in a contaminated metal waste supply system 1 such as a storage facility. It is stored in a sufficiently dehydrated and dried state, and is supplied to the storage hopper 2 by an appropriate amount to be temporarily stored. The upstream shutter 10A and the downstream shutter are adjusted in accordance with the operation of the first stage chlorination roasting furnaces 3A and 3B. 10B is appropriately opened and supplied to the first stage chlorination roasting furnaces 3A and 3B.
[0010]
[Supply of atmospheric gas]
N 2 gas and Cl 2 gas are supplied to the first stage chlorination roasting furnaces 3A and 3B. Hereinafter, the inside of the first stage chlorination roasting furnaces 3A and 3B is N 2 gas atmosphere and Cl 2 gas saturation ( (Cl 2 gas rich) atmosphere.
[0011]
[Chlorination roasting furnace]
The first stage chlorination roasting furnaces 3A and 3B and the second stage chlorination roasting furnaces 6A and 6B will be described.
In the example shown in FIG. 1, a structure in which fluidized furnaces are connected in two stages is applied, and a fluidized bed of to-be-fired materials such as fine metal wastes and generated chlorides supplied into the furnaces is formed. In this way, the chlorination reaction described later is promoted.
In the example shown in FIG. 2, an externally heated rotary kiln type furnace connected in two stages is applied, and the to-be-fired object such as fine metal waste or generated chloride supplied to the furnace is rotated. The chlorination reaction is promoted with stirring.
[0012]
[First stage chloride roasting]
When the fine metal waste supplied to the first stage chlorination roasting furnaces 3A and 3B is heated to 350 to 400 ° C. (chlorination roasting), chlorides of zirconium and aluminum in the fine metal waste are generated. The
If the atmospheric temperature of the first stage chlorination roasting furnaces 3A and 3B is higher than the boiling point of the chloride (AlCl 3 : 160 ° C., ZrCl 4 : 336 ° C.), the generated chloride is gasified and the first It is taken together with other gases by the stage cooling recovery means 4.
In addition, by sufficiently drying the fine metal waste as described above, the amount of water vapor generated is suppressed, and unstable chloride generation and significant corrosion of the furnace internal structure or piping system are prevented. Can be prevented.
[0013]
[First stage cooling recovery of chloride]
The gaseous chloride sent to the first stage cooling and recovery means 4 is liquefied or trapped as a solid substance by being cooled (distilled and stored). Naturally separated.
In addition, when a part of iron is the chloride FeCl 3 , it is captured by the first stage cooling recovery means 4.
These chlorides are converted to metals or oxides and then recovered or stored.
[0014]
[First stage treatment of off-gas]
By operating the first-stage off-gas treatment system 5 and taking in the gas components of the first-stage cooling and recovery means 4, N 2 gas, a small amount of Cl 2 gas, water vapor, etc. are taken up as gas components other than chloride. However, these gas components are processed as necessary and disposed of as off-gas.
[0015]
[Second stage chlorination roasting]
Residual metal waste after the removal of chloride in the first stage chlorination roasting furnaces 3A and 3B is supplied by flowing down to the second stage chlorination roasting furnaces 6A and 6B by opening the upstream shutter 10A and the downstream shutter 10B. At the same time, when N 2 gas and Cl 2 gas are supplied to the inside of the second stage chlorination roasting furnaces 6A and 6B, and maintained in a N 2 gas atmosphere and a Cl 2 gas saturated atmosphere, and heated to 800 to 850 ° C., Uranium chloride (UCl 4 ) contained in the residual metal waste is generated.
If the atmospheric temperature of the second stage chlorination roasting furnaces 6A and 6B is higher than the boiling point of the uranium chloride (UCl 4 : 795 ° C.), the uranium chloride is gasified and the second stage cooling recovery means 7 To be taken along with other gases.
The boiling point of the plutonium chloride (PuCl 4 : 1780 ° C.) is much higher than the ambient temperature of the second stage chlorination roasting furnace 6A, 6B, and therefore the second stage chlorination roasting furnace 6A, 6B. Without being gasified inside, other metal components such as Fe, Ni, Cr and their chlorides (FeCl 2 , NiCl 2 , CrCl 2 ) remain.
[0016]
[Second stage cooling recovery of chloride]
The gaseous uranium chloride taken up by the second-stage cooling and recovery means 7 is liquefied or trapped as a solid substance by being cooled (stored in the tank), so that gas components other than chloride are used. And will be in a state of natural separation.
Even in uranium chloride, after being converted to metal or oxide, it is kept in strict control.
[0017]
[Second stage treatment of off-gas]
By operating the second-stage off-gas treatment system 8 and taking in the gas components of the second-stage cooling and recovery means 7, gas components other than chloride, N 2 gas, a small amount of Cl 2 gas, etc. are converted into the second-stage off-gas. It is taken up by the processing system 8 and necessary processing is performed and disposed as off-gas.
[0018]
[Residual metal treatment]
The decontaminated and non-chlorinated residual metal (Fe, Ni, Cr, Cu, etc.) remaining in the second stage chlorination roasting furnaces 6A and 6B is released by opening the upstream shutter 10A and the downstream shutter 10B. While being transferred into the molten metal of the casting furnace 9, processing such as pouring out of the hot water in the ingot case and casting is performed.
In addition, it is good to leave the molten metal required for the next melt | dissolution in the casting furnace 9.
[0019]
[Plutonium treatment]
When plutonium is contained in the molten metal of the casting furnace 9, the plutonium chloride is difficult to gasify as described above, and therefore, when melting Fe, Ni, Cr, Cu, etc. in the casting furnace 9, limestone , CaO, SiO 2, etc., can be put into a removable state by promoting slag formation and separating from other metal melts.
The extracted slag is strictly managed and stored based on the dose of plutonium.
[0020]
FIG. 3 shows the standard free energy of formation, melting point, boiling point, sublimation point, and transformation point of Fe, Ni, Cr, Cu and their chlorides.
Since the standard free energy of formation of Al and Zr chlorides is significantly lower than the standard free energy of formation of Fe, Ni, Cr and Cu chlorides, it easily reacts with chlorine gas to generate chlorides.
The uranium chlorination reaction (standard free energy of formation) is similar to the chlorination reaction of Zr.
On the other hand, as described above, the boiling point of Al, Zr chloride is lower than 400 ° C., and the boiling point of uranium chloride is 800 ° C. or less. The reservoir can be performed.
[0021]
[Other Embodiments]
The decontamination technique for fine metal waste according to the present invention includes the following technique.
a) The first stage chlorination roasting and the second stage chlorination roasting described above are performed by setting the operating temperature of one chlorination roasting furnace.
b) To supply the fine metal waste intermittently or continuously and to carry out the chlorination roasting step or the chloride removal step intermittently or continuously.
[0022]
【The invention's effect】
The fine metal waste decontamination method and apparatus according to the present invention have the following effects.
(1) Applicability to fine metal waste is improved by performing chlorination roasting, and mass decontamination processing of waste can be performed by continually chlorination roasting in stages.
(2) Removability of the actinide element can be particularly enhanced by fractionating using the difference in boiling point in the chloride state.
(3) By utilizing the difference in affinity with chlorine in addition to utilizing the difference in boiling point, it is possible to efficiently separate metals such as zirconium, aluminum, uranium, and iron.
(4) With the above, it is possible to reduce the influence of the type of the chlorination roasting furnace, and it is possible to increase the stability during the production of the metal chloride by temperature control.
(5) Since fine metal waste is chlorinated and roasted using a chlorine gas atmosphere and a set temperature, it can be applied to a roasting furnace that has a long history of operation in the industry, thus enhancing its practicality. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection diagram showing a first embodiment of a decontamination method and apparatus for fine metal waste according to the present invention.
FIG. 2 is a connection diagram showing a second embodiment of a method and apparatus for decontamination of fine metal waste according to the present invention.
FIG. 3 is a relationship curve diagram of temperature and standard generation energy in a metal and its chloride.
[Explanation of symbols]
1 Contaminated metal waste supply system 2 Storage hoppers 3A, 3B First stage chlorination roasting furnace (chlorination roasting furnace)
4 First stage cooling recovery means (cooling recovery means)
5 First stage off-gas treatment system (off-gas treatment system)
6A, 6B Second stage chlorination roasting furnace (chlorination roasting furnace)
7 Second stage cooling recovery means (cooling recovery means)
8 Second stage off-gas treatment system (off-gas treatment system)
9 Casting furnace 10A Upstream shutter (shutter)
10B Downstream shutter (shutter)

Claims (9)

微細金属系廃棄物を塩化焙焼する工程と、微細金属系廃棄物中のジルコニウム及びアルミニウムを塩化物にして分溜する工程と、ジルコニウム及びアルミニウム塩化物の除去後における残留金属系廃棄物を塩化焙焼する工程と、残留金属系廃棄物の塩化焙焼により生成されたアクチニド元素またはその化合物の塩化物を分溜して除去する工程とを有することを特徴とする微細金属系廃棄物の除染方法。  Chlorination roasting of fine metal waste, a step of fractionating zirconium and aluminum in fine metal waste as chloride, and chlorination of residual metal waste after removal of zirconium and aluminum chloride Removal of fine metal waste, characterized by having a step of roasting and a step of distilling and removing the chloride of the actinide element or its compound produced by chlorination roasting of residual metal waste Dyeing method. 分溜された塩化物を冷却して液化状態または固化状態で回収するとともに、ガス成分を塩化物から分離することを特徴とする請求項１記載の微細金属系廃棄物の除染方法。  2. The method for decontaminating fine metal waste according to claim 1, wherein the collected chloride is cooled and recovered in a liquefied or solidified state, and gas components are separated from the chloride. 前記アクチニド元素の塩化物であるウラン塩化物を、金属または酸化物に変換して回収処分または貯蔵処分することを特徴とする請求項１または２記載の微細金属系廃棄物の除染方法。3. The method for decontamination of fine metal waste according to claim 1 or 2, wherein uranium chloride, which is a chloride of the actinide element, is converted to metal or oxide and then recovered or stored. ジルコニウム及びアルミニウムの塩化焙焼と、ジルコニウム及びアルミニウム塩化物の分溜後における残留金属の塩化焙焼とを、第１段塩化焙焼炉と第２段塩化焙焼炉とにより分けて行うことを特徴とする請求項１，２または３記載の微細金属系廃棄物の除染方法。  Chlorination roasting of zirconium and aluminum and chlorination roasting of residual metal after fractionation of zirconium and aluminum chloride are performed separately in a first stage chlorination roasting furnace and a second stage chlorination roasting furnace. 4. The method for decontamination of fine metal waste according to claim 1, 2, or 3. 微細金属系廃棄物を投入して塩化焙焼することにより生成されたジルコニウム及びアルミニウム塩化物を分溜する第１段塩化焙焼炉（３Ａ，３Ｂ）と、第１段塩化焙焼炉でジルコニウム及びアルミニウム塩化物を分溜した後の残留金属系廃棄物を再度塩化焙焼してアクチニド元素またはその化合物を塩化物にして分溜する第２段塩化焙焼炉（６Ａ，６Ｂ）とを具備することを特徴とする微細金属系廃棄物の除染装置。The first stage chloride roasting furnace for fractionating a fine metal waste zirconium produced by roasting chloride was charged and aluminum chlorides (3A, 3B), zirconium in the first stage chloride roaster And a second stage chlorination roasting furnace (6A, 6B) for chlorination and roasting of residual metal waste after fractionation of aluminum chloride to fractionate actinide elements or their compounds as chloride A decontamination device for fine metal wastes. 第１段塩化焙焼炉（３Ａ）及び第２段塩化焙焼炉（６Ａ）が、多段の流動層炉であることを特徴とする請求項５記載の微細金属系廃棄物の除染装置。 6. The decontamination apparatus for fine metal waste according to claim 5, wherein the first stage chlorination roasting furnace (3A) and the second stage chlorination roasting furnace (6A) are multistage fluidized bed furnaces. 第１段塩化焙焼炉（３Ｂ）及び第２段塩化焙焼炉（６Ｂ）が、多段の外熱式ロータリーキルン型炉であることを特徴とする請求項５記載の微細金属系廃棄物の除染装置。 6. The removal of fine metal waste according to claim 5, wherein the first stage chlorination roasting furnace (3B) and the second stage chlorination roasting furnace (6B) are multi-stage externally heated rotary kiln type furnaces. Dyeing equipment. 第１段塩化焙焼炉（３Ａ，３Ｂ）及び第２段塩化焙焼炉（６Ａ，６Ｂ）に、分溜された塩化物を冷却して回収する冷却回収手段（４，７）が接続状態に配されることを特徴とする請求項５，６または７記載の微細金属系廃棄物の除染装置。 The cooling recovery means (4, 7) for cooling and recovering the collected chloride is connected to the first stage chlorination roasting furnace (3A, 3B) and the second stage chlorination roasting furnace (6A, 6B). The decontamination apparatus for fine metal waste according to claim 5, 6 or 7, wherein 第１段塩化焙焼炉（３Ａ，３Ｂ）及び第２段塩化焙焼炉（６Ａ，６Ｂ）に、塩化物の冷却回収により分離したガス成分を引き取って処理するオフガス処理系（５，８）が、接続状態に配されることを特徴とする請求項６，７または８記載の微細金属系廃棄物の除染装置。Off-gas treatment system (5, 8) that takes the gas components separated by cooling recovery of chloride into the first stage chlorination roasting furnace (3A, 3B) and second stage chlorination roasting furnace (6A, 6B ) Is disposed in a connected state. The decontamination apparatus for fine metal waste according to claim 6, 7 or 8.
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