RU2377675C2 - Method of regenerating spent metals and alloys in contact with radioactive materials - Google Patents

Method of regenerating spent metals and alloys in contact with radioactive materials Download PDF

Info

Publication number
RU2377675C2
RU2377675C2 RU2007131048/06A RU2007131048A RU2377675C2 RU 2377675 C2 RU2377675 C2 RU 2377675C2 RU 2007131048/06 A RU2007131048/06 A RU 2007131048/06A RU 2007131048 A RU2007131048 A RU 2007131048A RU 2377675 C2 RU2377675 C2 RU 2377675C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloys
slag
metals
scrap
magnesium
Prior art date
Application number
RU2007131048/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007131048A (en
Inventor
Аскольд Рафаилович Бекетов (RU)
Аскольд Рафаилович Бекетов
Дмитрий Аскольдович Бекетов (RU)
Дмитрий Аскольдович Бекетов
Сергей Павлович Распопин (RU)
Сергей Павлович Распопин
Дмитрий Александрович Сергиенко (RU)
Дмитрий Александрович Сергиенко
Original Assignee
Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" filed Critical Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ"
Priority to RU2007131048/06A priority Critical patent/RU2377675C2/en
Publication of RU2007131048A publication Critical patent/RU2007131048A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2377675C2 publication Critical patent/RU2377675C2/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear physics.
SUBSTANCE: invention relates to a method of decontaminating and treating scrap metal and alloys continuously accumulating in nuclear power engineering and industry. Scrap steel or non-ferrous metals (alloys) are held at temperature of 700°C under slag-molten mixture of chlorides of (mol %): sodium (35), magnesium (31-33), potassium (35) and refined metal (2-4) for 30-40 minutes; slag with impurities which have been oxidised to chlorides is poured off. The scrap is then melted again at temperature 1600-1700°C under the slag: molten mixture of fluorides of (mol %): calcium (50) and magnesium (50) for 20-30 minutes.
EFFECT: obtaining construction metals (alloys) of cleaner metals and alloys from contaminated scrap metal.
2 ex

Description

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯAPPLICATION AREA

Дезактивация и переплавка лома металлов и сплавов, постоянно накапливающегося в ядерной энергетике и промышленности.Decontamination and remelting of scrap metals and alloys, constantly accumulating in nuclear energy and industry.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Для переработки «зараженных» металлов и сплавов (например, нержавеющих сталей, сплавов на основе никеля и других конструкционных металлических изделий) запатентованы способы их переплава под синтетическими шлаками.For the processing of “infected” metals and alloys (for example, stainless steels, nickel-based alloys and other structural metal products), methods for their remelting under synthetic slags are patented.

Известен Патент РФ «Способ переработки металлических отходов, содержащих радионуклиды» RU 2159473 C1, 28.10.1999. Патентообладатель - ООО «Экологически чистые технологии в промышленность плюс». Изобретатели: А.Ф.Лосицкий, Н.А.Ганза, В.В.Рождественский, Р.Н.Касимов, А.Р.Бекетов, Ю.П.Зайков, А.И.Гончаров, К.А.Плеханов, И.С.Солобоев.Known RF Patent "Method for the processing of metal waste containing radionuclides" RU 2159473 C1, 10.28.1999. Patent holder - LLC “Environmentally Friendly Technologies in Industry Plus”. Inventors: A.F. Lositsky, N.A. Hansa, V.V. Rozhdestvensky, R.N. Kasimov, A.R. Beketov, Yu.P. Zaikov, A.I. Goncharov, K.A. Plekhanov, I.S.Soloboev.

Переплав «зараженных» отходов стали (например, Х18Н10Т) под шлаком - смеси оксида с фторидом кальция позволяет снизить исходную активность со 180-200 Бк/г до 5-12 Бк/г, т.е. примерно в 40-20 раз.Remelting “infected” steel wastes (for example, Х18Н10Т) under slag - a mixture of oxide with calcium fluoride, allows one to reduce the initial activity from 180-200 Bq / g to 5-12 Bq / g, i.e. about 40-20 times.

Привлекает простота и доступность этих способов переработки при относительно невысоких требованиях удаления загрязнений из вторичных металлов и сплавов. Однако не всегда достигаемые коэффициенты очистки оказываются достаточными для безопасного использования регенерированных материалов в существующих технологических процессах и конструкциях.The simplicity and affordability of these processing methods is attractive with relatively low requirements for the removal of contaminants from secondary metals and alloys. However, not always achieved cleaning factors are sufficient for the safe use of reclaimed materials in existing processes and structures.

ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

Получение из загрязненного лома металлов(сплавов) более чистых металлов и сплавов, которые можно беспрепятственно использовать, за счет реализации предлагаемого способа очистки и переплавки.Obtaining from contaminated scrap metals (alloys) of cleaner metals and alloys that can be freely used, due to the implementation of the proposed method of cleaning and remelting.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Изучение распределения радиоактивных загрязнений в даже очень долго служивших конструкционных материалах (и не только металлических) показало, что за редкими исключениями, они оказываются в поверхностных слоях, контактировавших с агрессивными средами. Из этого нами сделан вывод, что для более эффективной очистки необходимо предварительно, не доводя до плавления, выдерживать лом под шлаком - расплавленной смесью хлоридов (мол.%) натрия (35), магния (31-33), калия (35) с добавкой 2-4% хлорида рафинируемого металла 20-30 мин при температуре 700°С. Предлагаемый шлак обладает очень сильными окислительными свойствами, хорошо смачивает поверхность рафинируемого металла, проникает в микротрещины, переводит первичные и вторичные радионуклиды деления: изотопы стронция, иттрия, цезия, бария, лантаноидов, в шлаковую фазу - в расплав хлоридов. Для того чтобы не снижалась окислительная активность шлака в него вводится небольшое количество хлорида рафинируемого металла. Встречное восстановление ионов Men+ позволяет сохранять постоянство процесса окисления. В шлак переходят почти все изотопы загрязняющих элементов в виде суспензии оксидов, оксифторидов и других соединений. Шлак сливают. Он пригоден для повторного использования.A study of the distribution of radioactive contaminants in even very long-serving structural materials (and not only metallic ones) showed that, with rare exceptions, they end up in surface layers in contact with aggressive media. From this we concluded that for more effective cleaning, it is necessary first, not leading to melting, to cure scrap under slag - a molten mixture of chloride (mol.%) Sodium (35), magnesium (31-33), potassium (35) with the addition of 2-4% chloride of refined metal for 20-30 minutes at a temperature of 700 ° C. The proposed slag has very strong oxidizing properties, it moistens the surface of the refined metal well, penetrates microcracks, transfers primary and secondary fission radionuclides: isotopes of strontium, yttrium, cesium, barium, lanthanides, into the slag phase - into the chloride melt. In order not to reduce the oxidative activity of the slag, a small amount of refined metal chloride is introduced into it. Counter reconstitution Me n + ions allows to maintain consistency of the oxidation process. Almost all isotopes of polluting elements pass into slag in the form of a suspension of oxides, oxyfluorides, and other compounds. Slag is drained. It is recyclable.

Затем лом переплавляют под синтетическим шлаком - расплавленной смесью фторидов (мол.%) кальция (50) и магния (50) 20-30 мин при температуре 1700°С. Сливают регенерированный металл (сплав) в изложницы, придающие нужные форму и размеры слитков. Фторидный шлак также пригоден для повторного использования.Then the scrap is remelted under synthetic slag - a molten mixture of fluorides (mol.%) Calcium (50) and magnesium (50) for 20-30 minutes at a temperature of 1700 ° C. The regenerated metal (alloy) is poured into the molds, giving the desired shape and dimensions of the ingots. Fluoride slag is also recyclable.

Технология двухступенчатого проведения процесса исключает риск попадания радиоактивных загрязнений в объем переплавляемого металла за счет обменных реакций и захвата шлака конвективными потоками расплавленного металла (сплава).The technology of a two-stage process eliminates the risk of radioactive contamination entering the volume of the melted metal due to exchange reactions and capture of slag by convective flows of molten metal (alloy).

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РЕШЕНИЯEXAMPLES OF IMPLEMENTATION OF THE DECISION

1. Исходный материал: лом никеля и его сплавов, загрязненный фторидами, оксифторидами, оксидами урана и радионуклидов деления. Его выдерживали в графитовом тигле индукционной печи донного разлива под слоем расплавленного шлака хлоридов (мол.%) натрия (35), магния (31-33), калия (35) и никеля (2-4) при температуре 700°С 40 мин. Шлак сливали. Для переплава наводили шлак второй ступени: фторидов (мол.%) кальция (50) и магния (50). При температуре 1700°С выдерживали 20 мин. Рафинированный никель(сплав) разливали в изложницы. Очистка металла от загрязнений достигается по измеряемой радиоактивности в 200-300 раз. Фторидный шлак пригоден для повторных переплавов.1. Starting material: scrap of nickel and its alloys contaminated with fluorides, oxyfluorides, uranium oxides and fission radionuclides. It was kept in a graphite crucible of the bottom-casting induction furnace under a layer of molten slag of chlorides (mol%) of sodium (35), magnesium (31-33), potassium (35) and nickel (2-4) at a temperature of 700 ° С for 40 min. The slag was poured. For remelting, slag of the second stage was induced: fluorides (mol.%) Calcium (50) and magnesium (50). At a temperature of 1700 ° C, they held for 20 minutes. Refined nickel (alloy) was poured into molds. Purification of metal from contamination is achieved by measured radioactivity 200-300 times. Fluoride slag is suitable for remelting.

2. Исходный материал: лом стали Х18Н10Т. На первой стадии его выдерживали под хлоридным шлаком при температуре 700°С 20 мин. Затем переплавляли под фторидным шлаком при температуре 1600°С. Достигается очистка металла по измеряемой радиоактивности в 160-220 раз.2. Starting material: X18H10T steel scrap. In the first stage, it was kept under chloride slag at a temperature of 700 ° C for 20 minutes. Then remelted under fluoride slag at a temperature of 1600 ° C. Achievement of metal purification by measured radioactivity in 160-220 times.

Следует отметить, что основными компонентами рафинировочных шлаков служат чистые хлориды и фториды - отходы магние- и кальциетермических производств титана (TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2), урана (UF4+2Ca=U+2CaF2) и т.п. Это существенно снизит затраты при реализации предлагаемого способа в промышленном масштабе.It should be noted that the main components of refining slags are pure chlorides and fluorides - waste from magnesium and calcium thermal production of titanium (TiCl 4 + 2Mg = Ti + 2MgCl 2 ), uranium (UF 4 + 2Ca = U + 2CaF 2 ), etc. This will significantly reduce costs when implementing the proposed method on an industrial scale.

Claims (1)

Способ регенерации металлов и сплавов, отработавших в контакте с радиоактивными материалами, заключающийся в том, что для очистки от загрязнений лом конструкционных металлов (сплавов) переплавляют под синтетическими галогенидными шлаками, отличающийся тем, что предварительно рафинируемый металл выдерживают при температуре 700°С под шлаком - расплавленной смесью хлоридов (мол.%): натрия (35), магния (31-33), калия (35) и рафинируемого металла (2-4) 30-40 мин, затем переплавляют под шлаком - расплавленной смесью фторидов (мол.%): кальция (50) и магния (50) 20-30 мин при температуре на 1600-1700°С. The method of regeneration of metals and alloys, spent in contact with radioactive materials, which consists in the fact that to remove contaminants from scrap, structural metals (alloys) are remelted under synthetic halide slag, characterized in that the pre-refined metal is maintained at a temperature of 700 ° C under the slag - molten mixture of chlorides (mol.%): sodium (35), magnesium (31-33), potassium (35) and refined metal (2-4) for 30-40 minutes, then melted under slag - a molten mixture of fluorides (mol.%) ): calcium (50) and magnesium (50) 20-30 yn at a temperature 1600-1700 ° C.
RU2007131048/06A 2007-08-14 2007-08-14 Method of regenerating spent metals and alloys in contact with radioactive materials RU2377675C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007131048/06A RU2377675C2 (en) 2007-08-14 2007-08-14 Method of regenerating spent metals and alloys in contact with radioactive materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007131048/06A RU2377675C2 (en) 2007-08-14 2007-08-14 Method of regenerating spent metals and alloys in contact with radioactive materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007131048A RU2007131048A (en) 2009-02-20
RU2377675C2 true RU2377675C2 (en) 2009-12-27

Family

ID=40531440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007131048/06A RU2377675C2 (en) 2007-08-14 2007-08-14 Method of regenerating spent metals and alloys in contact with radioactive materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2377675C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007131048A (en) 2009-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lovering An introduction to molten salt technology
KR101016223B1 (en) System of melting decontamination of radioactive scrap metals
Dutta et al. Extraction of nuclear and non-ferrous metals
JP5710442B2 (en) Processing method of core melt
JPH03123896A (en) Recovery of actinides
RU2377675C2 (en) Method of regenerating spent metals and alloys in contact with radioactive materials
KR100926462B1 (en) Volume Reduction and Vitrification Treatment Method for Spent Uranium Catalyst Waste
JP5293007B2 (en) Method and apparatus for recovering thallium and potassium nitrate
JP2007063591A (en) Method for treating zirconium waste, and molten salt refining device
Sohn et al. Electrolytic recovery of high purity Zr from radioactively contaminated Zr alloys in chloride salts
WO2013095197A1 (en) Method for processing solid radioactive waste
JP5017069B2 (en) Reprocessing of spent fuel
KR20020027605A (en) Reclamation of metals like uranium from contaminated solids such as incinerator ash by fluorination and leaching
RU2159473C1 (en) Method for recovering radionuclide-containing metal wastes
JP3740570B2 (en) Recycling method for lead contaminated with radioactive materials
JP2818253B2 (en) Dissolution method of iron-based scrap contaminated with radioactive materials
JP2016161422A (en) Method for processing activated concrete
JP3858369B2 (en) Zirconium alloy waste decontamination method and apparatus
RU2268515C1 (en) Method of processing of the metallic waste containing radionuclides
JP2004028808A (en) Reprocessing method for spent fuel
RU2790544C1 (en) Method for remelting structural materials of shells of spent fuel rods and structural materials of spent fuel assemblies
RU2765028C1 (en) Method for recycling radioactive waste generated during destruction of irradiated fuel assemblies of fast neutron reactors by induction slag remelting in cold crucible
RU2168780C1 (en) Method for processing metal wastes contaminated with radionuclides
Bronson et al. Pyrochemical Treatment of Metals and Oxides
RU2521035C2 (en) Method of recovery of secondary platinum with radioactive plutonium contamination

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100815