RU2097852C1 - Method for decontaminating iron-carbon alloys - Google Patents
Method for decontaminating iron-carbon alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2097852C1 RU2097852C1 RU95111070/25A RU95111070A RU2097852C1 RU 2097852 C1 RU2097852 C1 RU 2097852C1 RU 95111070/25 A RU95111070/25 A RU 95111070/25A RU 95111070 A RU95111070 A RU 95111070A RU 2097852 C1 RU2097852 C1 RU 2097852C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- decontamination
- iron
- substance
- decontaminating
- carbon alloys
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии обработки материалов с радиоактивным загрязнением. The invention relates to a technology for processing materials with radioactive contamination.
Известны механические, химические, электрохимические, термические способы дезактивации поверхностного загрязнения, каждый их которых не в полной мере удовлетворяет требованиям дезактивации радиоактивных металлических отходов:
максимальному удалению радионуклидов;
получению радиоактивных отходов в компактном виде, удобном для получения их захоронения или переработке;
независимости эффективности процесса дезактивации от радионуклидного состава загрязнения и химического состава материала.Known mechanical, chemical, electrochemical, thermal methods of decontamination of surface pollution, each of which does not fully satisfy the requirements for the decontamination of radioactive metal waste:
maximum removal of radionuclides;
receiving radioactive waste in a compact form, convenient for receiving it for disposal or processing;
independence of the effectiveness of the decontamination process from the radionuclide composition of contamination and the chemical composition of the material.
Известен способ переработки радиоактивных отходов щелочного металла методом, согласно которому металл подвергается расплавлению в инертной атмосфере, смешивается с неорганическим носителем, содержащим окислитель в стехиометрическом избытке по отношению к перерабатываемым отходам, окисляется с последующим переводом полученных продуктов в форму, удобную для захоронения, при этом в качестве неорганического носителя используют цемент, а в качестве окислителя кислородсодержащие соединения марганца, причем смесь цемента и окислителя берут в соотношении (6-11):1, смешивают с отходами, охлаждают, добавляют воду в количестве, необходимом для начала реакции окисления (не менее 0,01 мл), и выдерживают в течение времени t (c), определяемого отношением, t>1/k, где 1 максимальный размер реакционного объема, (мм); k - скорость растворения реакции окисления, мм/с, затем охлаждают, смешивают с водой до необходимого водовяжущего отношения, выдерживают до отвердевания и направляют на захоронение (авт. св. СССР N 1505306, кл. G 21 F 9/30, 05.01.88). A known method of processing radioactive waste of an alkali metal by the method, according to which the metal is melted in an inert atmosphere, is mixed with an inorganic carrier containing an oxidizing agent in stoichiometric excess in relation to the processed waste, oxidized with the subsequent conversion of the obtained products into a form convenient for disposal, while cement is used as an inorganic carrier, and oxygen-containing manganese compounds are used as an oxidizing agent, and the mixture of cement and oxidizing agent b root in the ratio (6-11): 1, mixed with waste, cooled, add water in the amount necessary to start the oxidation reaction (at least 0.01 ml), and maintained for a time t (c) determined by the ratio, t > 1 / k, where 1 is the maximum size of the reaction volume, (mm); k is the dissolution rate of the oxidation reaction, mm / s, then cooled, mixed with water to the required water-binding ratio, maintained until solidification and sent for burial (ed. St. USSR N 1505306, class G 21 F 9/30, 01/05/08 )
Способ осуществляется в температурном интервале 530 820oC.The method is carried out in the temperature range of 530 820 o C.
Способ также не в поной мере удовлетворяет перечисленным требованиям. The method also does not fully satisfy the above requirements.
Известен также способ дезактивации радиоактивных отходов в окислительной среде при 200 800oC, обрабатываемых жидким шлаком (авт. св. СССР N 1810911, кл. G 21 F 9/32; F 27 B 1/100, 09.08.90).There is also known a method of decontamination of radioactive waste in an oxidizing environment at 200 800 o C, treated with liquid slag (ed. St. USSR N 1810911, CL G 21 F 9/32; F 27 B 1/100, 08/09/90).
Известен широкий спектр составов для проведения дезактивационных работ, например, водные растворы с использованием поверхностно активных веществ, химические реактивы селективного действия и т.д. A wide range of compositions for decontamination is known, for example, aqueous solutions using surfactants, selective chemicals, etc.
Близким по технической сути к заявляемому является вещество для дезактивации металла, содержащее натриевые соли кислот, используемые в растворе при 95oC (авт. св. СССР N 730156, кл. G 21 F 9/28, 30.10.84).Close in technical essence to the claimed is a substance for metal decontamination containing sodium salts of acids used in solution at 95 o C (ed. St. USSR N 730156, class G 21 F 9/28, 10.30.84).
Наиболее близким к предлагаемому является способ дезактивации металлических частей, согласно которому металлические части нагревают до температуры, близкой к их расплавлению в окислительной или восстановительной атмосфере, затем зараженный окислительный слой удаляется, а металлические части погружают в расплав солей, включающий KHSO4, K2S2O7, NaCl/K2S2O7, (NH4)2S2O8, после чего шлаковый слой, содержащий загрязнения, механически удаляется (выкладное описание изобретения к неакцептованной заявке ФРГ N 3418207). К недостаткам рассматриваемого способа относятся следующие:
удлинение времени процесса дезактивации за счет первой малоэффективной стадии, когда окисление металлической поверхности и радионуклидов осуществляется в газовой фазе, при этом возможен переход радионуклидов в газовую фазу;
требуется наличие специального газового хозяйства для обеспечения окислительной или восстановительной технологической атмосферы, а также в связи с большим объемом технологической газовой фазы и мощных газоочистительных устройств;
нагрев металлических частей до высоких температур, близких к расплавлению металлов;
наличие большого количества расплавленного шлака, в который погружают металлические части и которые после нескольких циклов необходимо сливать, измельчать, не допуская выброса радионуклидов в атмосферу, захоранивать.Closest to the proposed method is the decontamination of metal parts, according to which the metal parts are heated to a temperature close to their melting in an oxidizing or reducing atmosphere, then the infected oxidizing layer is removed, and the metal parts are immersed in a salt melt, including KHSO 4 , K 2 S 2 O 7 , NaCl / K 2 S 2 O 7 , (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , after which the slag layer containing impurities is mechanically removed (the disclosure of the invention to the unapproved application of Germany N 3418207). The disadvantages of this method include the following:
lengthening the time of the decontamination process due to the first ineffective stage, when the oxidation of the metal surface and radionuclides is carried out in the gas phase, while the transition of radionuclides into the gas phase is possible;
special gas facilities are required to provide an oxidizing or reducing technological atmosphere, as well as due to the large volume of the process gas phase and powerful gas cleaning devices;
heating metal parts to high temperatures close to molten metals;
the presence of a large amount of molten slag into which metal parts are immersed and which, after several cycles, must be drained, crushed, and not allowed to be released into the atmosphere, should be disposed of.
Использование известных способов и составов, в том числе и прототипа, не позволяет добиться получения компактных отходом без дополнительных операций, например, выпаривания, а также высоких значений коэффициентов дезактивации. The use of known methods and compositions, including the prototype, does not allow to obtain compact waste without additional operations, for example, evaporation, as well as high values of the coefficients of decontamination.
Задача изобретения создание способа дезактивации железоуглеродистых сплавов, удовлетворяющих одновременно всем перечисленным требованиям. The objective of the invention is the creation of a method for the deactivation of iron-carbon alloys that simultaneously satisfy all of the above requirements.
Для этого в вещество дополнительно вводят сульфиды металлов и наносят его не дезактивируемую поверхность, затем эту поверхность нагревают, а потом охлаждают и очищают. В случае получения недостаточной степени дезактивации вещество повторно наносят на очищаемую поверхность, подвергают ее нагреву, охлаждают и очищают. For this, metal sulfides are additionally introduced into the substance and its non-deactivated surface is applied, then this surface is heated, and then it is cooled and cleaned. If an insufficient degree of deactivation is obtained, the substance is re-applied to the surface to be cleaned, subjected to heating, cooled and cleaned.
Для доказательства возможности осуществления предлагаемого способа можно привести следующие доводы. Процесс дезактивации поверхностно загрязненных железоуглеродистых сплавов основан на осуществлении химической коррозии поверхностного слоя сплавов и химическом взаимодействии радионуклидов с реагентом. To prove the feasibility of the proposed method, the following arguments. The process of decontamination of surface contaminated iron-carbon alloys is based on the chemical corrosion of the surface layer of the alloys and the chemical interaction of radionuclides with a reagent.
В ходе начального окисления поверхности сплавов, которое осуществляется при высоких температурах и носит защитный характер для сплавов, преимущественно окисляются Fe, Cr, Ni [1] Эффект активной коррозии достигается тем, что подбирают такие вещества (например, сульфиды калия), которые при нагреве поверхности сплавов вступают в химическое взаимодействие с защитной окисной пленкой, содержащей NiO, Cr2O3, Fe2O3.During the initial oxidation of the surface of alloys, which is carried out at high temperatures and is protective for alloys, Fe, Cr, Ni are predominantly oxidized [1] The effect of active corrosion is achieved by the selection of substances (for example, potassium sulfides) which, when heated, surface alloys enter into chemical interaction with a protective oxide film containing NiO, Cr 2 O 3, Fe 2 O 3 .
Дополнительное введение сульфидов калия и натрия в качестве одного из ингредиентов в дезактивирующее вещество предопределяет получение легкоплавких расплавов. При нагреве сульфиды натрия и калия окисляются, в том числе и до сульфатов. Образующаяся при дезактивации смесь пиросульфатов калия и натрия имеет температуру эвтектик соответственно 408oC и 396oC [1]
Благодаря быстрому образованию расплава на дезактивируемой поверхности, время его взаимодействия с этой поверхностью увеличивается, что способствует улучшению условий процесса дезактивации.The additional introduction of potassium and sodium sulfides as one of the ingredients in the deactivating substance determines the production of low-melting melts. When heated, sodium and potassium sulfides are oxidized, including to sulfates. The mixture of potassium and sodium pyrosulphates formed during deactivation has a eutectic temperature of 408 o C and 396 o C, respectively [1]
Due to the rapid formation of the melt on the decontaminated surface, the time of its interaction with this surface increases, which helps to improve the conditions of the decontamination process.
Одновременно вступают в химическое взаимодействие с серой элементы, расположенные в поверхностном слое, в том числе радионуклиды (например, кобальт). При этом образуется легкоплавкие расплавы, способствующие ускорению коррозии поверхности сплавов. Образовавшиеся новые вещества создают новую, содержащую радионуклиды неметаллическую фазу оксиды, сульфаты, сульфиды и т.п. окалину, которая после охлаждения легко отделяется от сплава. At the same time, elements located in the surface layer enter into chemical interaction with sulfur, including radionuclides (for example, cobalt). In this case, fusible melts are formed, contributing to the acceleration of surface corrosion of alloys. The resulting new substances create a new non-metallic phase containing radionuclides, oxides, sulfates, sulfides, etc. scale, which after cooling is easily separated from the alloy.
Использование серы в качестве одного из ингредиентов вещества позволяет осуществлять процесс химической коррозии поверхности железоуглеродистых сплавов за счет:
осуществления реакций, образующих сульфаты, сульфиты и пиросульфаты Fe, Cr, Ni и др. Эти процессы идут по следующей схеме:
6K2S + 2Fe2O3 + 12O2 2Fe2(SO4)3 + 6K2O; (1)
3K2S + Fe2O3 + 12O2 2Ke3Fe(SO4)3 + 3K2O; (2)
6Na2S + 2Cr2O3 + 12O2 2Cr2(SO4)3 + 6Na2O; (3)
6K2S + 2Cr2O3 + 12O2 2Cr2(SO4)3 + 6K2O; (4)
Na2S + NiO + 2O2 NiSO4 + Na2O; (5)
3K2S + Fe2O3 3K2O + Fe2S3; (6)
3Na2S + Cr2O3 3Na2O + Cr2S3; (7)
образование сульфатов, сульфитов и пиросульфатов радионуклидов, например, Co и Sb и др.The use of sulfur as one of the ingredients of the substance allows the process of chemical corrosion of the surface of iron-carbon alloys due to:
the implementation of reactions forming sulfates, sulfites and pyrosulfates of Fe, Cr, Ni, etc. These processes are carried out according to the following scheme:
6K 2 S + 2Fe 2 O 3 + 12O 2 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6K 2 O; (one)
3K 2 S + Fe 2 O 3 + 12O 2 2Ke 3 Fe (SO 4 ) 3 + 3K 2 O; (2)
6Na 2 S + 2Cr 2 O 3 + 12O 2 2Cr 2 (SO 4 ) 3 + 6Na 2 O; (3)
6K 2 S + 2Cr 2 O 3 + 12O 2 2Cr 2 (SO 4 ) 3 + 6K 2 O; (4)
Na 2 S + NiO + 2O 2 NiSO 4 + Na 2 O; (5)
3K 2 S + Fe 2 O 3 3K 2 O + Fe 2 S 3 ; (6)
3Na 2 S + Cr 2 O 3 3Na 2 O + Cr 2 S 3 ; (7)
the formation of sulfates, sulfites and pyrosulfates of radionuclides, for example, Co and Sb, etc.
K2S + CoO + 2O2 CoSO4 + K2O; (8)
Na2S + CoO + 2O2 CoSO4 + Na2O; (9)
6Na2S + Sb2O3 + 12O2 2SbSO4 + 6Na2O; (10)
3K2S + Sb2O3 Sb2S3 + 3K2O; (11)
При смачивании металла, не содержащего оксидной пленки, легкоплавким, сульфидсодержащим расплавом происходит резкое увеличение скорости коррозии, а следовательно, и скорости дезактивации.K 2 S + CoO + 2O 2 CoSO 4 + K 2 O; (eight)
Na 2 S + CoO + 2O 2 CoSO 4 + Na 2 O; (9)
6Na 2 S + Sb 2 O 3 + 12O 2 2SbSO 4 + 6Na 2 O; (ten)
3K 2 S + Sb 2 O 3 Sb 2 S 3 + 3K 2 O; (eleven)
When wetting a metal that does not contain an oxide film with a fusible, sulfide-containing melt, a sharp increase in the corrosion rate and, consequently, the deactivation rate occurs.
Применение калия и натрия в чистом виде нецелесообразно по причине их высокой склонности к окислению. Применение калия в веществе осуществимо при любых его количествах. The use of potassium and sodium in its pure form is impractical because of their high susceptibility to oxidation. The use of potassium in the substance is feasible with any quantity.
Способ дезактивации стальной или чугунной поверхности, загрязненной радионуклидами, осуществляется следующим образом. На поверхность металлических радиоактивных отходов наносится слой дезактивирующего вещества. Затем ее нагревают. The method of decontamination of a steel or cast iron surface contaminated with radionuclides is as follows. A layer of decontaminating substance is applied to the surface of metal radioactive waste. Then it is heated.
После охлаждения и очистки поверхности от слоя содержащей радионуклиды окалины получается чистый металл. Твердый отход компактируют и захоранивают. After cooling and cleaning the surface of the layer containing the radionuclide scale, a pure metal is obtained. Solid waste compacted and disposed of.
Пример осуществления способа. Образцы стальных радиоактивных отходов, имеющих уровень загрязнения 2,4•104 3,2•105 Бк/с, подвергались окислительному нагреву вместе дезактивирующим веществом. В качестве веществ использовались следующие: Na2S, K2S и их смеси. Результаты экспериментов приведены в таблице.An example implementation of the method. Samples of steel radioactive waste having a pollution level of 2.4 • 10 4 3.2 • 10 5 Bq / s were subjected to oxidative heating together with a deactivating substance. The following substances were used as substances: Na 2 S, K 2 S and their mixtures. The experimental results are shown in the table.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95111070/25A RU2097852C1 (en) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | Method for decontaminating iron-carbon alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95111070/25A RU2097852C1 (en) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | Method for decontaminating iron-carbon alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95111070A RU95111070A (en) | 1997-06-20 |
| RU2097852C1 true RU2097852C1 (en) | 1997-11-27 |
Family
ID=20169485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95111070/25A RU2097852C1 (en) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | Method for decontaminating iron-carbon alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2097852C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474899C1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-02-10 | Вячеслав Евгеньевич Тихомиров | Method of decontaminating surface-contaminated articles made from metal alloys or fragments thereof |
| RU2724627C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-06-25 | Вячеслав Евгеньевич Тихомиров | Method of decontamination of surface contaminated articles from metal alloys or their fragments |
-
1995
- 1995-07-14 RU RU95111070/25A patent/RU2097852C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ампелогова Н.И. и др. Дезактивация в ядерной энергетике. - М.: Энергоиздат, 1982, с. 146. DE, заявка, 3418207, кл. G 21 F 9/28, 1985. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474899C1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-02-10 | Вячеслав Евгеньевич Тихомиров | Method of decontaminating surface-contaminated articles made from metal alloys or fragments thereof |
| RU2724627C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-06-25 | Вячеслав Евгеньевич Тихомиров | Method of decontamination of surface contaminated articles from metal alloys or their fragments |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95111070A (en) | 1997-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5205999A (en) | Actinide dissolution | |
| US5731564A (en) | Method of operating a centrifugal plasma arc furnace | |
| RU2097852C1 (en) | Method for decontaminating iron-carbon alloys | |
| Riveros et al. | Disposal of arsenic in copper discharge slags | |
| US4397686A (en) | Method for refining precious metals | |
| RU2121722C1 (en) | Method of deactivating iron-carbon alloys | |
| JP3687014B2 (en) | Treatment method of chromium-containing iron ore | |
| JPH0765204B2 (en) | Method for dissolving and removing iron oxide | |
| RU2474899C1 (en) | Method of decontaminating surface-contaminated articles made from metal alloys or fragments thereof | |
| DE3418207A1 (en) | Process for decontaminating metal parts | |
| RU2168780C1 (en) | Method for processing metal wastes contaminated with radionuclides | |
| RU2159473C1 (en) | Method for recovering radionuclide-containing metal wastes | |
| US5104095A (en) | Apparatus for separating molten salt from molten salt or molten uranium or molten uranium alloy | |
| Heshmatpour et al. | Effects of slag composition and process variables on decontamination of metallic wastes by melt refining | |
| Heshmatpour et al. | Metallurgical aspects of waste metal decontamination by melt refining | |
| JPS60165326A (en) | Treatment of dust containing heavy metal chloride | |
| RU2724627C1 (en) | Method of decontamination of surface contaminated articles from metal alloys or their fragments | |
| RU2268515C1 (en) | Method of processing of the metallic waste containing radionuclides | |
| Coggins et al. | Chem-milling of titanium and refractory metals | |
| RU2521035C2 (en) | Method of recovery of secondary platinum with radioactive plutonium contamination | |
| SU1547579A1 (en) | Method for decontaminating metals and alloys | |
| WO2003018850A1 (en) | Method in the manufacture of steel | |
| SU373321A1 (en) | ||
| EP0643779B1 (en) | A method of treating dross materials in metallurgical melting processes | |
| SU949016A1 (en) | Composition for salt heating bath |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040715 |