RU2127460C1

RU2127460C1 - Method for recovering wastes of radioactive mineral-wool heat insulation of nuclear power plants

Info

Publication number: RU2127460C1
Application number: RU97111349A
Authority: RU
Inventors: В.А. Курносов; В.И. Лебедев; С.В. Грибаненков; В.В. Трофимов; А.Ю. Куприн; В.М. Тишков; Ф.Ф. Кунков
Original assignee: Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-03-10

Abstract

FIELD: recovery of radioactive wastes by melting them. SUBSTANCE: recovery of radioactive wastes of mineral-wool heat insulation by melting them with use of fluxing agents which contain metal oxides in their composition is proposed to be conducted with use of FeO in the amount of 10 to 25% of waste mass as flux. This will increase content of radioactive oxides in final product from 58- 70 to 80-91 mass percent without raising process temperature above 1200 C and will ensure 20 to 40 fold reduction in volume of wastes to be disposed. EFFECT: improved environmental friendliness of method. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области переработки минеральных радиоактивных отходов (РАО) метолом переплавки. The invention relates to the field of processing of mineral radioactive waste (RAW) by remelting metol.

Известен способ переработки отходов минераловатных теплоизоляционных материалов, плавящихся при температуре выше 1200^oC, путем их переплавки с флюсовыми добавками при температуре, не превышающей 1200^oC [1]. Минеральные отходы измельчают до размеров менее 2 мм и плавят с добавками 30 - 42% Na₂C и B₂U₃ в массе переплавляемой смеси с сливом и затвердением расплава для дальнейшего захоронения. По технической сущности и достигаемому эффекту этот способ является ближайшим аналогом к описываемому изобретению и выбран в качестве аналога.A known method of processing waste mineral wool insulation materials, melting at a temperature above 1200 ^o C, by melting it with flux additives at a temperature not exceeding 1200 ^o C [1]. Mineral waste is crushed to a size less than 2 mm and melted with additives of 30 - 42% Na ₂ C and B ₂ U ₃ in the mass of the remelted mixture with discharge and solidification of the melt for further disposal. According to the technical nature and the achieved effect, this method is the closest analogue to the described invention and is selected as an analogue.

Недостатком данного способа является низкой содержание радиоактивных оксидов в конечном продукте (58 - 70%). Снижение количества обратных добавок для увеличения содержания радиоактивных оксидов приводит к повышению температуры свыше 1200^oC, что недопустимо, так как при этом резко увеличивается унос радиоцезия в газовую среду.The disadvantage of this method is the low content of radioactive oxides in the final product (58 - 70%). Reducing the amount of reverse additives to increase the content of radioactive oxides leads to an increase in temperature above 1200 ^o C, which is unacceptable, since this drastically increases the entrainment of radiocaesium into the gaseous medium.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении содержания радиоактивных оксидов в конечном продукте при проведении плавки с температурой процесса не выше 1200^oC.The problem solved by this invention is to increase the content of radioactive oxides in the final product during melting with a process temperature of not higher than 1200 ^o C.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе переработки радиоактивных отходов минераловатных материалов АЭС, включающем их измельчение, плавку с флюсовыми добавками, содержащим оксиды металлов, предложено в качестве флюсов использовать FeO в количестве 10 - 25% от массы отходов. The essence of the invention lies in the fact that in the method of processing radioactive waste of mineral wool materials of nuclear power plants, including grinding, smelting with flux additives containing metal oxides, it is proposed to use FeO in the amount of 10 - 25% of the waste mass as fluxes.

По сравнению с известными способами использование в качестве флюсов закиси железа (FeO) в количестве 10 - 25% от массы отходов позволяет довести содержание радиоактивных оксидов в конечном продукте до 80 - 91% при проведении процесса с температурой, не превышающей 1200^oC, что не следует явным образом из достигнутого уровня техники, так как температура плавления минеральной ваты составляет 1350 - 1450^oC, а FeO - 1440^oC.Compared with the known methods, the use of iron oxide (FeO) as fluxes in an amount of 10 - 25% by weight of the waste allows to increase the content of radioactive oxides in the final product to 80 - 91% when carrying out the process with a temperature not exceeding 1200 ^o C, which does not follows clearly from the achieved level of technology, since the melting point of mineral wool is 1350 - 1450 ^o C, and FeO - 1440 ^o C.

Способ осуществляется следующим образом. Радиоактивные минераловатные отходы измельчают и смешивают с закисью железа (FeO) в количестве 10 - 25% от массы минераловатных отходов. Затем смесь плавят при температуре 1170 - 1200^oC и получают стекловидный продукт, общее содержание в котором радиоактивных оксидов составляет 80 - 91% мас. При этом происходит сокращение объема радиоактивных отходов (в зависимости от марок теплоизоляционных материалов M - 75 - M - 150 с плотностью от 0,075 до 0,150 г/см³) в 20 - 40 раз.The method is as follows. Radioactive mineral wool waste is crushed and mixed with ferrous iron (FeO) in an amount of 10 - 25% by weight of mineral wool waste. Then the mixture is melted at a temperature of 1170 - 1200 ^o C and get a vitreous product, the total content of radioactive oxides is 80 - 91% wt. In this case, there is a reduction in the volume of radioactive waste (depending on the brands of heat-insulating materials M - 75 - M - 150 with a density of 0.075 to 0.150 g / cm ³ ) by 20 - 40 times.

Примеры конкретного исполнения. Examples of specific performance.

Пример 1. К 1000 г измельченных отходов минеральной ваты M - 100 (38 - 50% SiO₂, 5 - 16% Al₂O₃, 20 - 35% CaO, 4 - 9% MgO, 1 - 10% Fe₂O₃, до 1% серы (сульфаты и сульфиды)) добавляют 100 г FeO и тщательно перемешивают. Плавление проводят в индукционной электропечи при температуре 1200^oC и получают стеклоподобный продукт с плотностью 3,0 г/см³.Example 1. To 1000 g of crushed waste mineral wool M - 100 (38 - 50% SiO ₂ , 5 - 16% Al ₂ O ₃ , 20 - 35% CaO, 4 - 9% MgO, 1 - 10% Fe ₂ O ₃ , up to 1% sulfur (sulfates and sulfides)) add 100 g of FeO and mix thoroughly. Melting is carried out in an induction furnace at a temperature of 1200 ^o C and get a glass-like product with a density of 3.0 g / cm ³ .

Примеры 2 - 5 отличаются от примера 1 соотношением компонентов в расплаве и температурой плавления. Характеристики конечных продуктов приведены в таблице. Examples 2 to 5 differ from example 1 in the ratio of the components in the melt and the melting point. The characteristics of the final products are given in the table.

Из данных, представленных в таблице, видно, что при добавке FeO в количестве менее 10% от массы отходов температура плавки превышает 1200^oC, что значительно увеличивает потери радиоцезия в газовую фазу. Добавка FeO в количестве более 25% уже не приводит к дальнейшему снижению температуры процесса, а содержание радиоактивных оксидов в конечном продукте становится менее 80% мас.From the data presented in the table, it is seen that when FeO is added in an amount of less than 10% by weight of the waste, the melting temperature exceeds 1200 ^o C, which significantly increases the loss of radiocaesium in the gas phase. The addition of FeO in an amount of more than 25% no longer leads to a further decrease in the process temperature, and the content of radioactive oxides in the final product becomes less than 80% wt.

По сравнению с ближайшим аналогом предлагаемый способ позволяет повысить содержание радиоактивных оксидов в конечном продукте с 58 - 70% мас. до 80 - 91% мас. без повышения температуры процесса свыше 1200^oC. Предлагаемый способ может осуществляться на промышленных индукционных печах с использованием жаростойких токопроводящих (графитовых, металлических и др.) тиглей, т.е. является промышленно применимым. Его осуществление приведет к сокращению объема захораниваемых отходов в 20 - 40 раз, что имеет важное экологическое значение.Compared with the closest analogue, the proposed method allows to increase the content of radioactive oxides in the final product from 58 - 70% wt. up to 80 - 91% wt. without increasing the temperature of the process above 1200 ^o C. The proposed method can be carried out on industrial induction furnaces using heat-resistant conductive (graphite, metal, etc.) crucibles, i.e. is industrially applicable. Its implementation will lead to a reduction in the volume of landfill waste by 20 to 40 times, which is of great environmental importance.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. "Способ и печь для обработки плавких отходов" - EP N 0452176, МКИ: G 21 F 9/14, G 21 F 9/32 от 21.03.91 г., "Изобретение стран мира," 1993 г., вып. 99, N 2.LIST OF USED LITERATURE
1. "Method and furnace for processing fusible waste" - EP N 0452176, MKI: G 21 F 9/14, G 21 F 9/32 of 03/21/91, "Invention of the world," 1993, issue. 99, N 2.

Claims

A method of processing radioactive waste of mineral wool materials from nuclear power plants, including vitrification of waste by melting it with flux additives at temperatures below 1200 ^o C, characterized in that FeO is used as a flux in an amount of 10 - 25% by weight of the waste.