RU2124243C1 - Способ совместного цементирования радиоактивных грунтов, содержащих органические компоненты, и жидких радиоактивных отходов - Google Patents
Способ совместного цементирования радиоактивных грунтов, содержащих органические компоненты, и жидких радиоактивных отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2124243C1 RU2124243C1 RU97118024A RU97118024A RU2124243C1 RU 2124243 C1 RU2124243 C1 RU 2124243C1 RU 97118024 A RU97118024 A RU 97118024A RU 97118024 A RU97118024 A RU 97118024A RU 2124243 C1 RU2124243 C1 RU 2124243C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- lrw
- radioactive
- soils
- product
- Prior art date
Links
Landscapes
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области совместной обработки твердых и жидких радиоактивных отходов и предназначено для перевода радиоактивного грунта, содержащего органические компоненты, и жидких радиоактивных отходов в цементный камень. Сущность способа: радиоактивный грунт, содержащий органические примеси, нагревают до 500-800o С, продукт нагрева размалывают до удельной поверхности не ниже 1000 см2/г, смешивают с цементом и жидкими радиоактивными отходами в определенных весовых соотношениях, после чего выдерживают до образования монолита. Технический результат - расширение области применимости способа для цементирования различных по составу жидких радиоактивных отходов, повышение экономичности и безопасности реализации способа, а также повышение качества получаемого конечного продукта за счет выжигания органических компонентов грунта.
Description
Заявляемый способ относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки твердых радиоактивных отходов. Наиболее эффективно заявляемый способ может быть использован при переработке радиоактивных грунтов, имеющих в своем составе органические компоненты как искусственного, так и естественного происхождения, и жидких радиоактивных отходов (ЖРО) атомных электростанций (АЭС). К первому типу органических компонентов радиоактивных грунтов можно отнести различные нефтепродукты, соединения полимерного типа и т. п. , а к органическим компонентам естественного происхождения относятся в первую очередь торф, илы водоемов и другие продукты жизнедеятельности животного и растительного мира.
Известен способ кондиционирования промаслянных радиоактивных грунтов (1), включающий обработку их пластификатором, после чего обработанный грунт смешивают с цементом и затворяют водой. Способ позволяет перевести промаслянные радиоактивные грунты в состояние, удобное для долгосрочного безопасного хранения.
Недостатками этого способа являются повышенный объем и невысокое качество получаемого конечного продукта, ограниченность применения способа для переработки радиоактивных грунтов, загрязненных иными по своей физико-химической природе органическими примесями, а также пониженная экономичность.
Известен также способ цементирования ЖРО (2), включающий смещение их с цементом при одновременном введении в качестве сорбирующей добавки бентонитовой глины. Полученную смесь выдерживают до образования монолитного цементного камня и направляют на долгосрочное хранение.
Недостатком этого способа является использование балластной сорбирующей добавки, которое приводит к снижению степени наполнения цементного камня по радиоактивным отходам.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ совместного кондиционирования твердых и жидких радиоактивных отходов (3) путем синтеза из них цементообразующего клинкера с его последующим переводом в цементный камень. В качестве твердых радиоактивных отходов (ТРО) в известном способе используют строительные материалы, известняковые, глинистые и песчаные грунты, причем в качестве грунтов возможно использование также и грунтов, содержащих органические компоненты. В качестве ЖРО используют жидкие радиоактивные отходы атомных электростанций (АЭС), содержащие помимо катионов радионуклидов катионы калия, например, кальция железа и алюминия.
Сущность известного способа заключается в том, что ТРО измельчают, затем одну часть ТРО смешивают с ЖРО и полученную смесь подвергают нагреву до 1000oC. При нагреве из полученной смеси синтезируют цементный клинкер, который затем подвергают помолу, в результате чего происходит образование гидравлического вяжущего материала (цемента). Другая часть ТРО также смешивают с ЖРО и образующуюся смесь с помощью полученного гидравлического вяжущего материала переводят в твердый цементный камень.
Недостатком известного технического решения являются:
ограниченная применимость способа для цементирования различных типов ЖРО, связанная с тем, что для синтеза цементного клинкера в известном способе ЖРО должны удовлетворять определенным требованиям по химическому составу (в составе ЖРО должны присутствовать такие катионы, как калий, натрий, кальций, железо, алюминий, необходимые для синтеза цементного клинкера при нагреве смеси ТРО и ЖРО). В то же время в известном способе нельзя использовать концентрат борсодержащих ЖРО, т.к. образующийся цементный камень обладает пониженной прочностью и при контакте с водой подвергается разрушению;
повышенная энергоемкость, связанная с необходимостью нагрева смеси ТРО и ЖРО до температуры 1000oC;
повышенная опасность реализации известного способа, связанная с образованием значительного количества нитрозных газов в процессе операции нагрева за счет разложения нитрат - иона, присутствующего в составе ЖРО АЭС, и повышенной летучестью радионуклида цезия при температуре 1000oC.
ограниченная применимость способа для цементирования различных типов ЖРО, связанная с тем, что для синтеза цементного клинкера в известном способе ЖРО должны удовлетворять определенным требованиям по химическому составу (в составе ЖРО должны присутствовать такие катионы, как калий, натрий, кальций, железо, алюминий, необходимые для синтеза цементного клинкера при нагреве смеси ТРО и ЖРО). В то же время в известном способе нельзя использовать концентрат борсодержащих ЖРО, т.к. образующийся цементный камень обладает пониженной прочностью и при контакте с водой подвергается разрушению;
повышенная энергоемкость, связанная с необходимостью нагрева смеси ТРО и ЖРО до температуры 1000oC;
повышенная опасность реализации известного способа, связанная с образованием значительного количества нитрозных газов в процессе операции нагрева за счет разложения нитрат - иона, присутствующего в составе ЖРО АЭС, и повышенной летучестью радионуклида цезия при температуре 1000oC.
Преимуществами заявляемого способа являются: расширение области применимости способа для цементирования различных по составу ЖРО; повышение экономичности способа; повышение качества получаемого конечного продукта; повышение безопасности реализации способа.
Указанные преимущества достигаются за счет того, что ТРО, представляющие собой грунты, содержащие органические компоненты, нагревают до температуры 500 - 800oC, после чего продукт нагрева размалывают до удельной поверхности не ниже 1000 см2/г и смешивают с цементом и ЖРО до получения цементного теста, которое затем выдерживают до образования пригодного для долгосрочного хранения цементного камня. Весовое соотношение между цементом и продуктом нагрева ТРО составляет не менее 0,1, а весовое соотношение между ЖРО и смесью продукта нагрева ТРО и цемента составляет 0,25 - 0,8.
Сущность способа заключается в том, что при нагреве ТРО происходит выгорание органической составляющей грунта с образованием удаляемых нетоксичных летучих компонентов, а неорганическая часть грунта после нагрева и размола образует имеющий родственную природу с цементом материал, который при последующем смешении с ЖРО и цементом позволяет получить цементный камень со свойствами, обеспечивающими его надежное долгосрочное хранение.
Температура нагрева, составляющая 500 - 800oC, обусловлена тем, что в данном температурном интервале в ТРО происходит полное выгорание их органической составляющей. При температурах менее 500oC не будет происходить полного выгорания органической составляющей ТРО, что приведет к получению конечного продукта, по своим прочностным свойствам не пригодного для долгосрочного хранения. При температурах более 800oC не будет достигаться эффекта повышения безопасности реализации способа из-за интенсификации улетучивания радионуклидов.
Размол продукта нагрева ТРО до удельной поверхности не ниже 1000 см2/г необходим для обеспечения равномерности водоустойчивости, а также прочностных свойств по всему объему получаемого конечного продукта, а также для снижения его пористости. Однородность свойств по объему является одним из основных требований, предъявляемых к захораниваемым продуктам, т.к. в противном случае не будет никакой гарантии в надежности локализации радионуклидов.
Смешение с цементом продукта нагрева ТРО обусловлено тем, что сам он по себе обладает незначительными вяжущими свойствами, причем при весовом соотношении между цементом и продуктом нагрева ТРО меньшем 0,1 не происходит образования цементного камня.
Весовое соотношение между ЖРО и смесью продукта нагрева ТРО и цемента составляет 0,25 - 0,8, т.к. при соотношении меньшем 0,25 не будет происходить образования цементного камня, а при соотношении большем 0,8 либо образующийся цементный камень не будет по своем прочностным характеристикам пригоден для долгосрочного хранения, либо его образования не будет происходить вообще.
Использование в качестве гидравлического вяжущего материала цемента обеспечивает возможность перевода в твердое состояние более широкого по своему качественному составу класса ЖРО (борсодержащие ЖРО).
Снижение температуры нагрева обеспечивает повышение экономичности и безопасности способа.
Исключение термической обработки ЖРО и снижение температуры нагрева ТРО обеспечивают повышение безопасности реализации способа за счет предотвращения образования токсичных нитрозных газов и снижения степени улетучивания радионуклидов.
Способ реализуется следующим образом.
100 г ТРО, представляющих собой грунт, содержащий органические примеси, нагревают до температуры 650oC. Продукт нагрева размалывают в шаровой мельнице до величины удельной поверхности 1000 см2/г и смешивают с цементом в весовом соотношении 0,1. К полученной сухой смеси добавляют ЖРО (весовое соотношение между ЖРО и смесью продукта нагрева и цемента составляет 0,5) для получения цементного теста, которое затем выдерживают до образования монолита. Анализ конечных продуктов, полученных на основе ЖРО, не содержащих соединений бора и борсодержащих ЖРО, показал, что скорость вымываемости по радионуклидам цезия на 60 сутки (среднестатистическое время достижения стабильного показателя скорости вымываемости) находится в пределах 10-6 - 10-5 г/см2 сутки (по способу, согласно прототипа, для ЖРО, не содержащих соединений бора - 10-3 г/см2 сутки, а образцы на основе борсодержащих ЖРО при контакте с водой полностью разрушаются в течение 6 месяцев). Предел прочности при сжатии на 28 сутки (гостированное время выдержки) для образцов, полученных на основе ЖРО, не содержащих соединений бора, составляет 640 кгс/см2, а для борсодержащих ЖРО - 450 кгс/см2 (по способу, согласно прототипа, соответственно - 560 кгс/см2 и 260 кгс/см2).
Литература
1. Опубликованная международная заявка WO 92/20070 A1, кл. G 21 F 9/34, C 04 B 28/02, оп. 12.11.92.
1. Опубликованная международная заявка WO 92/20070 A1, кл. G 21 F 9/34, C 04 B 28/02, оп. 12.11.92.
2. Быховская Т.А., Захарова К.П., Карпова Т.Т., Масанов О.Л., Химченко О. М. , Дмитриев С.А., Баринов А.С., Варлаков А.П. Влияние добавки глины на свойства цементных компаундов, используемых для локализации радиоактивных отходов, Атомная энергия, 1995, 79, N 1, с. 23-26.
3. Соболев И.А., Дмитриев С.А., Баринов А.С., Варлаков А.П., Карлин С.В. , Савельев В.Г., Абакумов А.В. Синтез и применение неорганического вяжущего материала на основе радиоактивных отходов, Атомная энергия, 1995, 78 N 5, с. 312-315.
Claims (1)
- Способ совместного цементирования радиоактивных грунтов, содержащих органические компоненты, и жидких радиоактивных отходов, включающий их перевод в форму цементного камня, отличающийся тем, что грунт нагревают до 500 - 800oC, продукт нагрева размалывают до удельной поверхности не менее 1000 см2/г, смешивают с цементом при весовом соотношении цемент - продукт размола не менее 0,1, полученную смесь перемешивают с жидкими радиоактивными отходами при весовом соотношении жидкие радиоактивные отходы - смесь цемента и продукта размола - 0,25 - 0,8 и выдерживают до образования цементного камня.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97118024A RU2124243C1 (ru) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | Способ совместного цементирования радиоактивных грунтов, содержащих органические компоненты, и жидких радиоактивных отходов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97118024A RU2124243C1 (ru) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | Способ совместного цементирования радиоактивных грунтов, содержащих органические компоненты, и жидких радиоактивных отходов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2124243C1 true RU2124243C1 (ru) | 1998-12-27 |
RU97118024A RU97118024A (ru) | 1999-03-20 |
Family
ID=20198562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97118024A RU2124243C1 (ru) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | Способ совместного цементирования радиоактивных грунтов, содержащих органические компоненты, и жидких радиоактивных отходов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2124243C1 (ru) |
-
1997
- 1997-10-27 RU RU97118024A patent/RU2124243C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Соболев И.А., Дмитриев С.А., Баринов А.С., Варлаков А.П., Карлин С.В., Савельев В.Г., Абакумов А.В. Синтез и применение неорганического вяжущего материала на основе радиоактивных отходов. Атомная энергия, 78, N 5, с. 312 - 315. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Davidovits | Environmentally driven geopolymer cement applications | |
EP0001499B1 (en) | Treatment and disposal of heavy metal containing sludge wastes | |
CN103881727A (zh) | 修复重金属和有毒有机物复合污染土壤的稳定固化剂及其使用方法 | |
CN100586881C (zh) | 石油钻井废泥浆无害化环保固化剂及其生产方法 | |
Pliaka et al. | Potential uses of phosphogypsum: A review | |
CN105174686A (zh) | 一种市政脱水污泥固化和稳定化的固化剂及其制备方法和应用 | |
CN105299657B (zh) | 一种赤泥与生活垃圾焚烧飞灰的协同处置方法 | |
CN108672482A (zh) | 一种重金属固定剂及重金属污染土壤固化方法 | |
CN101531492A (zh) | 用生活垃圾焚烧飞灰制备轻混凝土的方法 | |
CN105254166A (zh) | 一种脱水污泥固化剂、制备方法与使用方法 | |
US4528129A (en) | Processing radioactive wastes and uranium mill tailings for safe ecologically-acceptable disposal | |
JP2634220B2 (ja) | 特に堆積処分場造成のための水密土層形成方法 | |
RU2124243C1 (ru) | Способ совместного цементирования радиоактивных грунтов, содержащих органические компоненты, и жидких радиоактивных отходов | |
US4741834A (en) | Method for underground support and removal of hazardous ions in ground waters | |
JP7059039B2 (ja) | 軟弱土壌等の改質材及び残土の固化処理方法 | |
Singh et al. | Assessment of coal ash-bentonite mixture as landfill liner | |
CN107384417B (zh) | 一种含铅污染土壤的磷渣基修复材料 | |
JP4554768B2 (ja) | アスベスト含有建材廃棄物の無害化反応焼結体 | |
JPS61287980A (ja) | 汚泥焼却灰と石炭灰との混合土質安定剤 | |
US20070224344A1 (en) | Treatment of waste products | |
JPS59116100A (ja) | 人造岩石による放射性廃棄物の封じ込め方法 | |
Szarek et al. | Environmental aspect of using ash from thermal treatment of municipal sewage sludge in hardening slurries | |
RU2106705C1 (ru) | Способ переработки радиоактивных грунтов, содержащих органические компоненты | |
US4859344A (en) | Method for underground support and removal of hazardous ions in ground waters | |
Liu et al. | Research progress on treatment technology of waste incineration fly ash |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141028 |