RU2065214C1 - Method for vitrifying radioactive and toxic waste in induction-arc furnaces - Google Patents
Method for vitrifying radioactive and toxic waste in induction-arc furnaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2065214C1 RU2065214C1 SU5058549A RU2065214C1 RU 2065214 C1 RU2065214 C1 RU 2065214C1 SU 5058549 A SU5058549 A SU 5058549A RU 2065214 C1 RU2065214 C1 RU 2065214C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- vitrifying
- charge
- crucible
- spot
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Заявленный способ относится к области охраны окружающей среды. Наиболее эффективно он может быть использован в технологии обезвреживания радиоактивных и токсичных отходов (РАТО) путем их остекловывания. The claimed method relates to the field of environmental protection. It can be most effectively used in the technology for the disposal of radioactive and toxic waste (RATO) by vitrification.
К настоящему времени наиболее широко распространенными методами нагрева при остекловывании радиоактивных и токсичных отходов являются нагрев в печах сопротивления, индукционных нагрев, а также нагрев путем пропускания переменного тока через расплав (электродный нагрев). To date, the most common heating methods for vitrification of radioactive and toxic waste are heating in resistance furnaces, induction heating, and heating by passing alternating current through the melt (electrode heating).
Известен, например, способ остекловывания РАТО в тигле разового пользования, помещаемом в семизонную печь сопротивления с нагревателями из карбида кремния /1/. Known, for example, is the method of vitrification of RATO in a single-use crucible placed in a seven-zone resistance furnace with silicon carbide heaters / 1 /.
Однако использование печей сопротивления в качестве источника нагрева затрудняет сравнительно низкая теплопроводность расплавленной стекломассы /порядка 3 Вт/(м град)/, что делает невозможным равномерное распределение температуры в большом объеме расплава, а значит и ухудшает качество получаемого продукта. However, the use of resistance furnaces as a heating source is hindered by the relatively low thermal conductivity of molten glass melt / of the order of 3 W / (m deg) /, which makes it impossible to evenly distribute the temperature in a large volume of the melt, and therefore degrades the quality of the resulting product.
Другим известным способом остекловывания радиоактивных и токсичных отходов является способ остекловывания в керамических плавителях, в которых энергия для плавления стекломассы подводится при пропускании переменного тока между электродами через расплавленное стекло /2/. Another known method of vitrification of radioactive and toxic waste is the vitrification method in ceramic melters, in which the energy for melting the glass is supplied by passing alternating current between the electrodes through the molten glass / 2 /.
Недостатком этого способа является возможное вспенивание расплава, приводящее к плохому провару стекломассы, ухудшению качества получаемого стекла и сопутствующая этому повышенная летучесть радионуклидов. The disadvantage of this method is the possible foaming of the melt, leading to poor penetration of the glass melt, deterioration in the quality of the resulting glass and the consequent increased volatility of radionuclides.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ остекловывания РАТО, включающий загрузку стеклообразующей шихты в тигель индукционной печи, введение в шихту электропроводящего материала (кусков графита), обеспечивающего создание стартового расплава, введение в стартовый расплав РАТО вместе со стеклообразующей шихтой гомогенизацию получаемого расплава и его охлаждение /3/. The closest in technical essence to the claimed object is a method of vitrification of RATO, including loading a glass-forming charge into the crucible of an induction furnace, introducing into the charge an electrically conductive material (pieces of graphite), which creates a starting melt, introducing into the starting melt the RATO along with the glass-forming charge homogenizing the resulting melt and its cooling / 3 /.
Недостатками данного способа являются: невысокая скорость процесса остекловывания; аварийноопасность процесса; повышенный унос радионуклидов. The disadvantages of this method are: low speed vitrification process; emergency process; increased ablation of radionuclides.
Преимуществами заявляемого способа являются увеличение скорости остекловывания РАТО, обеспечение аварийнобезопасности процесса и снижение степени уноса радионуклидов. The advantages of the proposed method are an increase in the vitrification rate of RATO, ensuring emergency safety of the process and reducing the degree of entrainment of radionuclides.
Указанные преимущества достигаются за счет того, что в заявляемом способе, включающем все операции прототипа, в качестве электропроводящего материала используют суспензию закиси-окиси железа (Fe3O4 - магнетита) в воде при содержании магнетита 40-85% мас. в количестве, обеспечивающем покрытие части поверхности исходной стеклообразующей шихты концентрическим пятном при условии:
0,5 Дп≅Дм≅0,7Дп,
где Дп внутренний диаметр тигля, а Дм средний диаметр пятна.These advantages are achieved due to the fact that in the inventive method, which includes all the operations of the prototype, a suspension of ferrous oxide (Fe 3 O 4 - magnetite) in water with a magnetite content of 40-85% by weight is used as an electrically conductive material. in an amount that provides coating a part of the surface of the original glass-forming mixture with a concentric spot, provided:
0.5 D p ≅ D m ≅ 0.7 D p ,
where D p is the inner diameter of the crucible, and D m is the average diameter of the spot.
В заявляемом способе магнетитовый шлам быстро обезвоживается и подвергается уплотнению, что приводит к увеличению скорости теплопередачи, а значит, и к ускорению формирования стартового расплава (в среднем в 1,5-2 раза по сравнению с прототипом). При дальнейшем расплавлении шихты закись-окись железа растворяется в стартовом расплаве, повышая его электропроводность и ускоряя дальнейший процесс остекловывания РАТО. При этом наличие слоя магнетитового шлама на поверхности расплава, исключение возможности локального перегрева, уменьшение времени существования открытой поверхности стартового расплава за счет сокращения продолжительности стартового процесса и отсутствие необходимости подачи окислителя приводят к уменьшению уноса радионуклидов. In the inventive method, the magnetite sludge is quickly dehydrated and compacted, which leads to an increase in the rate of heat transfer and, therefore, to accelerate the formation of the starting melt (on average, 1.5-2 times in comparison with the prototype). With further melting of the charge, iron oxide-oxide dissolves in the starting melt, increasing its electrical conductivity and accelerating the further process of RATO vitrification. In this case, the presence of a layer of magnetite sludge on the surface of the melt, eliminating the possibility of local overheating, reducing the lifetime of the open surface of the starting melt by reducing the duration of the starting process and the absence of the need for an oxidizing agent lead to a decrease in the entrainment of radionuclides.
Снижение аварийноопасности процесса достигается за счет того, что благодаря своим ферромагнитным свойствам магнетитовый шлам локализуется в месте наибольшей концентрации энергии электромагнитного поля (в центре плавителя) и исключается его контакт со стенками плавителя, возможность пробоя и разрушения тигля. Reducing the accident hazard of the process is achieved due to the fact that due to its ferromagnetic properties, magnetite sludge is localized at the site of the highest concentration of electromagnetic field energy (in the center of the melter) and its contact with the melter walls, the possibility of breakdown and destruction of the crucible are excluded.
При Дм, меньшем 0,5Дп, количества шлама недостаточно для эффективного нагрева; при Дм, большем 0,7Дп, возникает опасность случайного контакта шлама со стенками плавителя.When D m , less than 0.5 D p , the amount of sludge is not enough for efficient heating; when D m greater than 0.7 D p , there is a danger of accidental contact of the sludge with the walls of the melter.
Заявляемый способ реализуется следующим образом. The inventive method is implemented as follows.
В тигель загружают исходную порцию стеклообразующей шихты состава: 10 мас. В2O3, 70 мас. SiO2, 20 мас. Al2O3 в таком количестве, чтобы при расплавлении ее расплав занимал объем, равный 10% объема тигля, после чего на поверхность исходной порции стеклообраующей шихты наливают водную суспензию магнетита в количестве 10% от объема расплава исходной порции стеклообразующей шихты (объем водной суспензии магнетита может колебаться в пределах от 8 до 15% от объема расплава. При этом Дм будет удовлетворять требованию 0,5Дп≅Дм≅0,7Дп). Концентрация закиси-окиси железа в водной суспензии магнетита составляет 65 мас. Затем от источника электроэнергии производят разогрев смеси до ее расплавления. После этого в образовавшийся стартовый расплав порциями вводят смесь РАТО вместе со стеклообразующей шихтой в соотношении 30 мас. РАТО и 70 мас. стеклообразующей шихты (вышеуказанное соотношение может колебаться в пределах 20-40 мас. РАТО и 60-80 мас. стеклообразующей шихты). После расплавления смеси ее выдерживают в расплавленном состоянии до полной гомогенизации за счет самоперемешивания расплава пузырьками отходящих газов. Гомогенизированный расплав сливают, охлаждают и направляют на захоронение.In the crucible load the initial portion of the glass-forming mixture composition: 10 wt. In 2 O 3 , 70 wt. SiO 2 , 20 wt. Al 2 O 3 in such an amount that, when melting, its melt occupies a volume equal to 10% of the crucible volume, after which an aqueous suspension of magnetite is poured onto the surface of the initial portion of the glass-forming charge in an amount of 10% of the melt volume of the initial portion of the glass-forming charge (volume of an aqueous suspension of magnetite It may range from 8 to 15% of the melt volume. this D m will satisfy the requirement of n 0,5D ≅D ≅0,7D m n). The concentration of iron oxide-iron oxide in an aqueous suspension of magnetite is 65 wt. Then, the mixture is heated from the electric power source until it is melted. After that, a mixture of RATO together with a glass-forming charge in a ratio of 30 wt. RATO and 70 wt. glass-forming charge (the above ratio can vary between 20-40 wt. RATO and 60-80 wt. glass-forming charge). After melting the mixture, it is kept in the molten state until complete homogenization due to self-mixing of the melt with bubbles of exhaust gases. The homogenized melt is drained, cooled and sent for burial.
По сравнению с выбранным прототипом заявляемый способ позволяет сократить продолжительность создания стартового расплава в 1,5-2 раза, уменьшить унос летучих форм радионуклидов в 3-10 раз и предотвратить аварийноопасность процесса остекловывания РАТО. Compared with the selected prototype, the inventive method allows to reduce the duration of the starting melt creation by 1.5-2 times, to reduce the entrainment of volatile forms of radionuclides by 3-10 times and to prevent the accident risk of the RAB vitrification process.
Claims (1)
0,5Dп ≅ Dм ≅ 0,7Dп,
где Dп внутренний диаметр тигля;
Dм средний диаметр пятна.The method of vitrification of radioactive and toxic waste in an induction furnace, which consists in loading a glass-forming charge into the crucible of the furnace, introducing electrically conductive material into the mixture, creating a starting melt, introducing radioactive and toxic waste into the melt together with the glass-forming charge, homogenizing the melt and cooling it, characterized in that as an electrically conductive material use an aqueous suspension of ferrous oxide-oxide with a concentration of ferrous oxide of iron oxide of 40 to 85 wt. in this case, the suspension is introduced into the center of the charge surface until a spot is formed, the size of which satisfies the requirement
0.5D p ≅ D m ≅ 0.7D p ,
where D p the inner diameter of the crucible;
D m is the average diameter of the spot.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5058549 RU2065214C1 (en) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | Method for vitrifying radioactive and toxic waste in induction-arc furnaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5058549 RU2065214C1 (en) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | Method for vitrifying radioactive and toxic waste in induction-arc furnaces |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2065214C1 true RU2065214C1 (en) | 1996-08-10 |
Family
ID=21611515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5058549 RU2065214C1 (en) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | Method for vitrifying radioactive and toxic waste in induction-arc furnaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2065214C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2516235C2 (en) * | 2012-04-12 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) | Conditioning of liquid radioactive wastes |
-
1992
- 1992-08-12 RU SU5058549 patent/RU2065214C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Никифоров А.С. и др. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов, М.: Энергоатоимздат, 1985, с.92. 2. Никифоров А.С. и др. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов, М.: Энергоатомиздат, 1985, с.94-96. 3. Лифанов Ф.А. и др. Индукционная тигельная печь для варки стекла. Журнал "Стекло и керамика", 1991, N 7, с.10-11. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2516235C2 (en) * | 2012-04-12 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) | Conditioning of liquid radioactive wastes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7730745B2 (en) | Vitrification furnace with dual heating means | |
JP2767187B2 (en) | Glass melting method | |
US3676105A (en) | Recovery of metal from dross | |
EP0137579A2 (en) | Joule melter for the processing of radioactive wastes | |
WO1990006402A1 (en) | Initiating in-situ vitrification using an imgregnated cord | |
CN114031267B (en) | Furnace starting method of glass electric melting furnace and application thereof | |
RU2065214C1 (en) | Method for vitrifying radioactive and toxic waste in induction-arc furnaces | |
JP2767189B2 (en) | Method for melting radioactive miscellaneous solid waste | |
US3842180A (en) | Apparatus and method for starting an electric glass melting furnace | |
CA1296070C (en) | Electric melter for high electrical resistivity glass materials | |
EP0845789B1 (en) | Method of melting treatment of radioactive solid wastes | |
RU2091875C1 (en) | Method for producing starting melt in cold-crucible induction furnaces during vitrification of radioactive wastes | |
AU705587B2 (en) | Method and furnace for making a molten product | |
JPS61150758A (en) | Method for heating molten metal in tundish for continuous casting | |
JP3535727B2 (en) | Plasma melting furnace and operating method thereof | |
JP3505065B2 (en) | Plasma melting furnace and operating method thereof | |
CN215723238U (en) | Alternating current electric arc furnace applied to fly ash fusion | |
JP2001264491A (en) | Treatment device for melting/solidifying and treatment method | |
JP2975239B2 (en) | Electric resistance type melting furnace and its operation method | |
RU2009426C1 (en) | Method of start heating of non-electroconductive materials in induction furnace | |
RU2127460C1 (en) | Method for recovering wastes of radioactive mineral-wool heat insulation of nuclear power plants | |
US6436271B1 (en) | Preparation of mineral matrices by cold crucible induction melting | |
JPS5771825A (en) | Start-up of vitrification melting furnace | |
JP4174716B2 (en) | Salt discharge method in ash melting furnace | |
SU581124A1 (en) | Method of obtaining fused materials |