RU2521035C2 - Method of recovery of secondary platinum with radioactive plutonium contamination - Google Patents
Method of recovery of secondary platinum with radioactive plutonium contamination Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521035C2 RU2521035C2 RU2012140886/07A RU2012140886A RU2521035C2 RU 2521035 C2 RU2521035 C2 RU 2521035C2 RU 2012140886/07 A RU2012140886/07 A RU 2012140886/07A RU 2012140886 A RU2012140886 A RU 2012140886A RU 2521035 C2 RU2521035 C2 RU 2521035C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platinum
- plutonium
- radioactive
- scrap
- melt
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам обработки твердых радиоактивных отходов, а именно к очистке вторичной платины в виде лома технологического оборудования, отработавшего на объектах атомной техники, и может быть использовано для очистки вторичной платины от радиоактивного заражения плутонием.The invention relates to methods for the treatment of solid radioactive waste, namely the purification of secondary platinum in the form of scrap of technological equipment, spent on nuclear facilities, and can be used to clean secondary platinum from radioactive contamination with plutonium.
В атомной промышленности имеется технологическое оборудование из платины, которая кроме радиоактивных загрязнений содержит в поверхностном слое и загрязнения в виде металлических примесей, не имеющих радиоактивной составляющей.In the nuclear industry there is technological equipment made of platinum, which, in addition to radioactive contaminants, also contains contaminants in the surface layer in the form of metallic impurities that do not have a radioactive component.
Вследствие того, что платина является дорогим и дефицитным благородным металлом, она как вторичный металл в виде лома оборудования объектов атомной техники поступает на переработку для очистки от радиоактивных загрязнений, например плутония, а также от нерадиоактивных загрязнений для доведения ее до состояния, пригодного для дальнейшего использования.Due to the fact that platinum is an expensive and scarce noble metal, it, as a secondary metal in the form of scrap equipment from nuclear facilities, is recycled for cleaning from radioactive contaminants, such as plutonium, as well as from non-radioactive contaminants to bring it to a condition suitable for further use .
Известны способы регенерации металлов путем удаления с их поверхности средствами гидрометаллургии как исключительно радиоактивных загрязнений (з. РФ №97113938, МПК G21F 9/28, оп. 20.06.1999 г., з. ФРГ №2714247, МПК G21F 9/28, оп. 02.08.1979 г., з. ФРГ №3413868, МПК G21F 9/28, оп. 17.10.1985 г.), так и находящихся совместно с ними загрязнений нерадиоактивного характера (п. РФ №2240613, МПК G21F 9/28, оп. 20.11.2004 г.), на которые воздействуют кавитирующим потоком дезактивирующего раствора.Known methods for the regeneration of metals by removing from their surface by means of hydrometallurgy as exclusively radioactive contaminants (z. RF No. 97113938, IPC G21F 9/28, op. 20.06.1999, z. Germany No. 2714247, IPC G21F 9/28, op. 08/02/1979, West Germany No. 3413868, IPC G21F 9/28, op. 17.10.1985), as well as non-radioactive contaminants together with them (clause of the Russian Federation No. 2240613, IPC G21F 9/28, op November 20, 2004), which are affected by a cavitating flow of a decontamination solution.
Недостатками известных способов являются невысокая степень извлечения радиоактивных загрязнений, большие безвозвратные потери регенерируемого металла, особенно при нахождении в его поверхностном слое как нерадиоактивных, так и радиоактивных загрязнений.The disadvantages of the known methods are the low degree of extraction of radioactive contaminants, large irretrievable losses of the regenerated metal, especially when both non-radioactive and radioactive contaminants are in its surface layer.
Вероятно, это связано с невозможностью полного вскрытия исходного металла и селективного выделения разного вида загрязнений при химическом воздействии на металл методами гидрометаллургии.This is probably due to the impossibility of a complete opening of the source metal and selective isolation of various types of contaminants during chemical exposure to metal by hydrometallurgy methods.
Известны также способы регенерации металлов, отработавших в контакте с радиоактивными материалами и содержащих радионуклиды, методами пирометаллургии.Methods are also known for the regeneration of metals that have been spent in contact with radioactive materials and containing radionuclides using pyrometallurgy methods.
Так, известен способ регенерации металла, металлическая поверхность которого подвергается очистке от радиоактивных загрязнений путем ее частичного оплавления (з. Японии №63-33116, МПК G21F 9/28, оп. 04.07.1988 г.).So, there is a known method of metal regeneration, the metal surface of which is subjected to purification from radioactive contamination by partially fusing it (c. Japan No. 63-33116, IPC G21F 9/28, op. 04.07.1988).
Однако известный способ, в случае оплавления металла с включениями как радиоактивного, так и нерадиоактивного характера, не позволяет обеспечить их селективное выделение из расплава, а следовательно, и с высокой степенью регенерировать металл от радиоактивного заражения. Кроме того, при оплавлении поверхности металла возможны его безвозвратные потери.However, the known method, in the case of metal reflow with inclusions of both radioactive and non-radioactive nature, does not allow for their selective separation from the melt, and therefore, to regenerate the metal from radioactive contamination with a high degree. In addition, when melting a metal surface, its irretrievable losses are possible.
Известны также способы регенерации металлов с радиоактивным заражением, которые подвергают дезактивации в расплавленном состоянии, причем плавку ведут в присутствии флюса для выделения радиоактивных загрязнений в отдельную шлаковую фазу с последующим разделением очищенной металлической и загрязненной радионуклидами шлаковой фазы.There are also known methods for the regeneration of metals with radioactive contamination, which are subjected to deactivation in the molten state, moreover, they are melted in the presence of a flux to separate radioactive contaminants into a separate slag phase, followed by separation of the purified metal and radioactive contaminated slag phase.
Такие известные способы позволяют регенерировать металлический лом разной степени радиоактивной зараженности (п. РФ №2066496, МПК G21F 9/30, оп. 10.09.1996 г.) либо использовать перемешивание расплава воздухом (п. РФ №2159473, МПК G21F 9/28, оп. 20.11.2000 г.) или индукционное электромагнитное перемешивание расплава (п. РФ №2172787, МПК G21F 9/28, оп. 27.08.2001 г.). Известные способы дают возможность интенсифицировать процесс пирометаллургической очистки, в определенной мере достичь необходимой степени очистки металла и снизить его безвозвратные потери.Such known methods make it possible to regenerate scrap metal of various degrees of radioactive contamination (Cl. RF No. 2066496, IPC G21F 9/30, Op. 10.09.1996) or use melt mixing with air (Cl. RF No. 2159473, IPC G21F 9/28, Op. 20.11.2000) or induction electromagnetic mixing of the melt (Cl. RF No. 2172787, IPC G21F 9/28, Op. 27.08.2001). Known methods make it possible to intensify the process of pyrometallurgical cleaning, to a certain extent, achieve the necessary degree of metal purification and reduce its irretrievable losses.
Однако технологические режимы осуществления известных способов: строгая направленность способа, например для дезинтеграции судов с разной радиационной зараженностью частей, либо исходный материал, участвующий в процессе плавки с перемешиванием расплава воздухом, например нержавеющая сталь, либо плавление металла в вакууме при электромагнитном перемешивании, не позволяют применять их именно для плавки платины со смешанным загрязнением.However, the technological conditions for the implementation of known methods: the strict focus of the method, for example, for the disintegration of ships with different radiation contamination of parts, or the starting material involved in the melting process with mixing of the melt with air, for example stainless steel, or melting of metal in vacuum with electromagnetic stirring, do not allow them specifically for melting platinum with mixed pollution.
Известен также способ регенерации радиоактивных металлических отходов, в том числе от долгоживущих радионуклидов плутония (п. РФ №2066496, МПК G21F 9/30, оп. 10.09.1996 г.)There is also known a method for the regeneration of radioactive metal waste, including from long-lived plutonium radionuclides (Cl. RF No. 2066496, IPC G21F 9/30, Op. 10.09.1996)
Отходы предварительно покрывают пленкой, содержащей рафинирующие флюсы, что позволяет поместить флюс на дно тигля и за счет равномерного распределения флюса по объему расплава облегчить переход радионуклидов в образующийся шлак.The waste is pre-coated with a film containing refining fluxes, which allows you to place the flux on the bottom of the crucible and, due to the uniform distribution of the flux throughout the melt volume, facilitate the transfer of radionuclides to the resulting slag.
Однако в случае регенерируемого металла со смешанной формой загрязнения - радиоактивной и нерадиоактивной, флюс с включениями нерадиоактивного характера полностью покроет зеркало расплава, что не даст возможности выделиться радиоактивным загрязнениям. В случае же перегрева расплава, для облегчения их выделения, возможны испарение металла основы и его безвозвратные потери.However, in the case of a regenerated metal with a mixed form of contamination — radioactive and non-radioactive, a flux with non-radioactive inclusions will completely cover the melt mirror, which will prevent radioactive contamination from being released. In the case of overheating of the melt, to facilitate their separation, evaporation of the base metal and its irretrievable loss are possible.
Известен также способ регенерации цветных металлов или сталей (п. РФ 2377675, МПК G21F 9/28, оп. 27.12.2009 г.), имеющих радиоактивные загрязнения после контактирования с агрессивными средами.There is also a known method for the regeneration of non-ferrous metals or steels (Cl. RF 2377675, IPC G21F 9/28, Op. 27.12.2009), having radioactive contamination after contact with aggressive environments.
Известный способ осуществляется в два этапа. На первом этапе металлический лом, не доведя до расплавления, выдерживают под флюсом - расплавленной смесью хлоридов. При этом флюс смачивает поверхность рафинируемого металла и переводит почти все радионуклиды в шлак, который удаляют. На втором этапе металлический лом переплавляют под флюсом из расплавленной смеси фторидов, затем разделяют очищенный металл и образовавшийся радиоактивный шлак. Двухступенчатое проведение известного способа позволяет провести радиационную очистку металла, способного к образованию устойчивых хлоридов и фторидов, с достаточно высокой степенью.The known method is carried out in two stages. At the first stage, the metal scrap, not leading to melting, is kept under flux - a molten mixture of chlorides. In this case, the flux moistens the surface of the refined metal and converts almost all radionuclides into slag, which is removed. At the second stage, scrap metal is melted under a flux from a molten fluoride mixture, then the purified metal and the resulting radioactive slag are separated. A two-stage carrying out of the known method allows radiation purification of a metal capable of forming stable chlorides and fluorides with a sufficiently high degree.
Однако известный способ не пригоден для регенерации платины при ее радиоактивном заражении плутонием, который не образует устойчивых хлоридных и фторидных соединений.However, the known method is not suitable for the regeneration of platinum during its radioactive infection with plutonium, which does not form stable chloride and fluoride compounds.
По технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к заявляемому является способ регенерации вторичной платины с радиоактивным заражением плутонием (з. РФ №2003 117260, МПК G21F 9/28, оп. 20.12.2004 г., формула и описание).In terms of technical nature and the achieved result, the closest to the claimed one is the method of regeneration of secondary platinum with radioactive infection with plutonium (c. RF No. 2003 117260, IPC G21F 9/28, op. 20.12.2004, formula and description).
Известный способ включает нагрев лома вторичной платины в воздушной среде путем окислительного обжига лома. Такой нагрев осуществляют специально без расплавления лома платины, так как радиоактивные загрязнения плутония находятся только в поверхностном слое лома исходной вторичной платины и при ее очистке требуется не допустить радиоактивного загрязнения платины во всем объеме.The known method includes heating scrap of secondary platinum in the air by oxidative burning of scrap. Such heating is carried out specifically without melting platinum scrap, since radioactive contamination of plutonium is only in the surface layer of scrap of the original secondary platinum, and when it is cleaned, it is necessary to prevent radioactive contamination of platinum in its entirety.
Нагрев идет с образованием радиоактивного конденсированного оксида плутония, который концентрируется на поверхности лома в виде мелких частиц. Затем проводят индукционную плавку платины для разделения платины и конденсированного радиоактивного оксида плутония. Такую плавку ведут в присутствии флюсующих добавок из смеси оксидов кальция, кремния и флюорита или криолита, которые переводят конденсированный радиоактивный оксид плутония в шлаковую фазу.Heating takes place with the formation of radioactive condensed plutonium oxide, which is concentrated on the surface of the scrap in the form of small particles. Then, platinum is induction melted to separate platinum and condensed radioactive plutonium oxide. Such smelting is carried out in the presence of fluxing additives from a mixture of oxides of calcium, silicon and fluorite or cryolite, which convert the condensed radioactive plutonium oxide to the slag phase.
В способе используются именно такие флюсующие добавки, которые снижают температуру плавления шлака в связи с тем, что оксид плутония является тугоплавким. При индукционной плавке образуются расплав платины и шлак, содержащий радиоактивный оксид плутония, и шлак впоследствии отделяется от расплава платины.The method uses precisely such fluxing additives that reduce the melting point of the slag due to the fact that plutonium oxide is refractory. Induction melting produces a platinum melt and slag containing radioactive plutonium oxide, and the slag subsequently separates from the platinum melt.
Известный способ позволяет регенерировать вторичную платину, имеющую исключительно радиоактивные загрязнения. Однако в практике регенерации лома вторичной платины также возникает необходимость очистки лома, в поверхностном слое содержащего также загрязнения нерадиоактивного характера, которые, кроме того, содержатся и в большем, чем плутоний, количестве. Являющиеся в связи с этим термодинамически более активными, чем плутоний, они окисляются в первую очередь, чем снижают скорость удаления плутония и тем самым уменьшают степень очистки платины от радиоактивного заражения.The known method allows the regeneration of secondary platinum having exclusively radioactive contamination. However, in the practice of recycling scrap of secondary platinum, there is also the need to clean the scrap in the surface layer containing non-radioactive contaminants, which, in addition, are contained in a larger quantity than plutonium. Being in this connection thermodynamically more active than plutonium, they are oxidized primarily, which reduces the rate of plutonium removal and thereby reduces the degree of purification of platinum from radioactive contamination.
В случае перегрева расплава платины для интенсификации удаления радиоактивного плутония вместе с ним происходит еще более интенсивное удаление металлической основы, что приводит к большим безвозвратным потерям платины. Это является недопустимым для получения максимального количества платины требуемой чистоты и годной для дальнейшего использования.In the case of overheating of the platinum melt to intensify the removal of radioactive plutonium, an even more intense removal of the metal base occurs with it, which leads to large irretrievable losses of platinum. This is unacceptable to obtain the maximum amount of platinum of the required purity and suitable for further use.
Приведенный в известном способе широкий диапазон температур приводит либо к указанному перегреву, либо к недогреву металла, что может явиться причиной снижения степени очистки платины.Given in the known method, a wide temperature range leads either to the specified overheating, or to underheating of the metal, which may cause a decrease in the degree of purification of platinum.
Осуществление в известном способе технологических операций для воздействия на металл, находящийся в спокойной воздушной атмосфере, также не способствует интенсификации процесса и степени извлечения радиоактивного плутония.The implementation in the known method of technological operations for exposure to a metal located in a calm air atmosphere also does not contribute to the intensification of the process and the degree of extraction of radioactive plutonium.
Таким образом, в связи с тем, что исходным материалом в известном способе является лом вторичной платины, имеющий радиоактивные загрязнения плутонием исключительно на поверхности, то все операции и режимы известного способа направлены на удаление их именно с поверхности лома, без воздействия на весь объем металла.Thus, due to the fact that the starting material in the known method is scrap of secondary platinum having radioactive contamination with plutonium exclusively on the surface, all operations and modes of the known method are aimed at removing them from the scrap surface, without affecting the entire volume of metal.
Однако при наличии в исходной вторичной платине радиоактивных загрязнений во всем объеме и загрязнений нерадиоактивного характера в поверхностном слое, известный способ не может справиться с регенерацией платины, обеспечив требуемую степень ее очистки и низкие безвозвратные потери.However, in the presence in the initial secondary platinum of radioactive contaminants in the entire volume and contaminants of a non-radioactive nature in the surface layer, the known method cannot cope with the regeneration of platinum, ensuring the required degree of purification and low irretrievable losses.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является регенерация лома вторичной платины, содержащего радионуклиды плутония во всем объеме и дополнительно в поверхностном слое имеющего нерадиоактивные металлические примеси, при снижении безвозвратных потерь платины и увеличении степени ее очистки.The task to which the invention is directed is the regeneration of scrap of secondary platinum containing plutonium radionuclides in the entire volume and additionally in the surface layer having non-radioactive metal impurities, while reducing irreversible losses of platinum and increasing the degree of its purification.
Техническим результатом при использовании изобретения является создание условий для облегчения образования конденсированного оксида плутония и сохранения платины.The technical result when using the invention is to create conditions to facilitate the formation of condensed plutonium oxide and the conservation of platinum.
Поставленная задача достигается тем, что в способе регенерации вторичной платины, включающем нагрев лома в воздушной среде с образованием радиоактивного конденсированного оксида плутония и индукционную плавку платины для отделения от нее оксида плутония, которую ведут в присутствии флюсующих добавок с образованием расплава платины и шлака, содержащего оксид плутония, и последующее отделение шлака от платины, согласно изобретению лом вторичной платины имеет радиоактивные загрязнения по всему объему, а также в поверхностном слое дополнительно содержит нерадиоактивные загрязнения в виде металлических примесей в большем, чем плутоний, количестве, которые перед нагревом лома вторичной платины удаляют средствами гидрометаллургии, не разрушающими поверхность платины, а нагрев лома вторичной платины ведут до его расплавления и совмещают с индукционной плавкой платины, которую осуществляют при отношении площади зеркала расплава к его объему 0,20-0,50, при частоте индукционного электромагнитного поля (20-66) кГц и с воздушным дутьем на поверхность расплава при температуре (2049-2073) К в течение (1,0-1,3) ч.This object is achieved in that in a method for the recovery of secondary platinum, including heating the scrap in air with the formation of radioactive condensed plutonium oxide and induction melting of platinum to separate plutonium oxide from it, which is carried out in the presence of fluxing additives with the formation of a melt of platinum and slag containing oxide plutonium, and the subsequent separation of slag from platinum, according to the invention, scrap of secondary platinum has radioactive contamination throughout the volume, as well as in the surface layer it contains non-radioactive contaminants in the form of metallic impurities in a larger amount than plutonium, which is removed by means of hydrometallurgy before heating the scrap of secondary platinum, which do not destroy the surface of platinum, and heating of scrap of secondary platinum is carried out before its melting and is combined with induction melting of platinum, which is carried out at the ratio of the area of the mirror of the melt to its volume 0.20-0.50, at a frequency of the induction electromagnetic field (20-66) kHz and with air blasting onto the surface of the melt at a temperature (2049-207 3) K for (1.0-1.3) hours
Кроме того, в частных случаях выполнения изобретения:In addition, in particular cases of the invention:
- лом вторичной платины содержит нерадиоактивные загрязнения в виде металлических примесей никеля и меди;- scrap of secondary platinum contains non-radioactive contaminants in the form of metallic impurities of nickel and copper;
- нерадиоактивные загрязнения в виде металлических примесей содержатся в количестве не менее 1 масс.% каждая при содержании плутония 10-6 масс.%;- non-radioactive contamination in the form of metallic impurities is contained in an amount of not less than 1 wt.% each with a plutonium content of 10 -6 wt.%;
- нерадиоактивные загрязнения в виде металлических включений удаляют средством гидрометаллургии: химической обработкой лома вторичной платины смесью 50% раствора соляной и 0,5-1,0% раствора азотной кислот;- non-radioactive contamination in the form of metal inclusions is removed by means of hydrometallurgy: chemical treatment of scrap of secondary platinum with a mixture of 50% hydrochloric acid solution and 0.5-1.0% nitric acid solution;
- индукционную плавку платины ведут в присутствии флюсующих добавок из смеси оксидов кремния, алюминия и кальция;- induction melting of platinum is carried out in the presence of fluxing additives from a mixture of oxides of silicon, aluminum and calcium;
- индукционную плавку платины осуществляют с воздушным дутьем на поверхность расплава при расходе воздуха 1200-1250 л/ч.- induction melting of platinum is carried out with air blasting on the surface of the melt at an air flow rate of 1200-1250 l / h
Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.
В связи с тем, что вторичная платина содержит в наружном слое нерадиоактивные примеси в большем, чем плутоний, количестве, то они являются более термодинамически активными по отношению к кислороду, чем плутоний, и окисляются кислородом воздушного дутья в первую очередь. Это мешает окислению и удалению из расплава платины радиоактивного плутония, поэтому нерадиоактивные примеси удаляют заранее, до нагрева и расплавления лома. Средства гидрометаллургии позволяют удалять металлические включения с поверхности лома без растворения металлической основы платины.Due to the fact that secondary platinum contains non-radioactive impurities in a larger amount than plutonium in the outer layer, they are more thermodynamically active with respect to oxygen than plutonium, and they are oxidized primarily by air blast oxygen. This interferes with the oxidation and removal of plutonium from the platinum melt, so non-radioactive impurities are removed in advance, before the scrap is heated and melted. Hydrometallurgy products allow metal inclusions to be removed from the scrap surface without dissolving the platinum metal base.
Плутоний, растворенный в расплаве платины, окисляется под воздействием кислорода, поступающего при воздушном дутье на поверхность расплава платины.Plutonium, dissolved in a platinum melt, is oxidized under the influence of oxygen, which is supplied by air blasting to the surface of the platinum melt.
Флюс загружается в тигель и по мере нагрева и расплавления лома концентрируется на трехфазной границе: твердое (тигель) - жидкое (расплав платины) - газ (воздух), куда силами индукционного электромагнитного поля выносятся формирующиеся при окислении частицы устойчивого конденсированного оксида плутония PuO2 с температурой плавления 2663 К. Оксид плутония растворяется во флюсе, переводится в шлак и по мере поднятия расплава платины закрепляется на стенках тигля. Осуществляется совмещение операций по образованию оксида плутония и по удалению его из очищенной платины.The flux is loaded into the crucible and, as the scrap is heated and melted, it is concentrated at the three-phase boundary: solid (crucible) - liquid (platinum melt) - gas (air), where particles of stable condensed plutonium oxide PuO 2 formed during oxidation are carried out with temperature melting point 2663 K. Plutonium oxide dissolves in the flux, is converted to slag and, as the melt rises, platinum is fixed on the walls of the crucible. Combined operations are carried out to form plutonium oxide and to remove it from purified platinum.
Активное перемешивание расплава лома, имеющего радиоактивные загрязнения по всему объему, за счет воздействия индукционного электромагнитного поля на расплав металла с частотой 20-66 к Гц создает постоянно обновляемую реакционную поверхность жидкого металла. Это воздействие, совместно с воздушным дутьем, интенсифицирует и облегчает процесс образования оксидов плутония. При параметрах электромагнитного поля менее 20 кГц осуществляется лишь нагрев металла без его расплавления, и оксид плутония, способный образовываться только при расплавлении металла, в таком случае не образуется, а при частоте более 66 кГц существенно снижается интенсивность перемешивания расплава. Проведение процесса регенерации платины в заявляемом интервале температур (2049-2073) К диктуется необходимостью получения расплава металла и созданием условий для образования оксидов плутония. При температуре менее 2049 К в платине наблюдаются непроплавы, а при температуре выше 2073 К степень очистки не увеличивается, а потери платины существенно возрастают.Active mixing of the molten scrap having radioactive contamination throughout the volume, due to the action of an induction electromagnetic field on the molten metal with a frequency of 20-66 kHz, creates a constantly updated reaction surface of liquid metal. This effect, together with air blasting, intensifies and facilitates the formation of plutonium oxides. When the parameters of the electromagnetic field are less than 20 kHz, only the metal is heated without its melting, and plutonium oxide, capable of being formed only when the metal is melted, is not formed in this case, and at a frequency of more than 66 kHz the intensity of melt mixing is significantly reduced. The process of platinum regeneration in the claimed temperature range (2049-2073) K is dictated by the need to obtain a molten metal and the creation of conditions for the formation of plutonium oxides. At a temperature below 2049 K, non-melts are observed in platinum, and at a temperature above 2073 K the degree of purification does not increase, and platinum losses increase significantly.
Заявляемое отношение площади зеркала расплава к объему расплава 0,20-0,50 является оптимальным по отношению к потерям платины за счет испарения: если это отношение будет менее 0,20, то увеличивается продолжительность рафинирования, а значит, и потери платины, при значениях такого отношения больше 0,50, испарения, а значит, и потери платины будут велики.The claimed ratio of the area of the mirror of the melt to the volume of the melt 0.20-0.50 is optimal in relation to the loss of platinum due to evaporation: if this ratio is less than 0.20, the refining time increases, and hence the loss of platinum, at values of ratios greater than 0.50, evaporation, and hence the loss of platinum will be great.
Продолжительность индукционной плавки в течение 1,0-1,3 ч является необходимым и достаточным периодом насыщения расплава кислородом, требующимся для окисления плутония. Время менее 1,0 ч не обеспечивает полного удаления из расплава плутония, а при продолжительности операции более 1,3 ч происходит значительное увеличение в сплаве кислорода, что ведет к потерям платины за счет уноса ее газообразных оксидов.The duration of induction melting for 1.0-1.3 hours is a necessary and sufficient period of saturation of the melt with oxygen required for the oxidation of plutonium. A time of less than 1.0 h does not ensure complete removal of plutonium from the melt, and with an operation duration of more than 1.3 h, a significant increase in oxygen occurs in the alloy, which leads to the loss of platinum due to the entrainment of its gaseous oxides.
Предлагаемый способ регенерации вторичной платины является технологией, в которой заявляемые операции, их последовательность, режимы проведения операций, материал, участвующий в процессе, позволяют получить новый способ, в котором созданы условия для облегчения образования конденсированного оксида плутония и сохранения платины. Тем самым реализована возможность увеличения степени очистки платины и снижения ее безвозвратных потерь при регенерации вторичной платины с радиоактивным заражением во всем объеме и нерадиоактивными загрязнениями в поверхностном слое.The proposed method for the regeneration of secondary platinum is a technology in which the claimed operations, their sequence, modes of operations, the material involved in the process, allow to obtain a new method in which conditions are created to facilitate the formation of condensed plutonium oxide and the conservation of platinum. Thus, it is possible to increase the degree of purification of platinum and reduce its irreversible losses during the regeneration of secondary platinum with radioactive contamination in its entirety and non-radioactive contamination in the surface layer.
Отличительные от наиболее близкого аналога признаки заявляемого изобретения являются существенными, так как влияют на достижение технического результата.Distinctive from the closest analogue of the features of the claimed invention are significant, as they affect the achievement of a technical result.
Наличие отличительных от наиболее близкого аналога существенных признаков позволяет признать изобретение новым.The presence of essential features distinctive from the closest analogue allows us to recognize the invention as new.
Изобретение отвечает изобретательскому уровню. Рассматривая совокупность его существенных признаков, можно отметить, что они не следуют явным образом из известного уровня техники. Эти признаки (режимные условия, последовательность проведения операций способа) не могут рассматриваться в отрыве от операций, к которым они относятся, и в отрыве от объекта в целом. Учитывая это, можно отметить, что среди объектов того же назначения известной технологии с той же совокупностью признаков не обнаружено.The invention meets the inventive step. Considering the totality of its essential features, it can be noted that they do not follow explicitly from the prior art. These signs (operating conditions, the sequence of operations of the method) cannot be considered in isolation from the operations to which they relate, and in isolation from the object as a whole. Given this, it can be noted that among objects of the same purpose there is no known technology with the same set of features.
Возможность осуществления изобретения и использования его в промышленных условиях позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «промышленная применимость».The possibility of implementing the invention and its use in an industrial environment allows us to conclude that it meets the criterion of "industrial applicability".
Для подтверждения возможности осуществления изобретения приводим примеры реализации способа.To confirm the possibility of carrying out the invention, we give examples of the implementation of the method.
Способ осуществляли следующим образом.The method was carried out as follows.
Партию лома вторичной платины, содержащей во всем объеме радиоактивные загрязнения плутония в количестве 10-6 масс.% и нерадиоактивные загрязнения в поверхностном слое в виде металлических примесей в количествах: никеля - 1 масс.% и меди - 1 масс.%, обрабатывали средством гидрометаллургии: химической обработкой смесью 50% раствора соляной кислоты и 1% раствора азотной кислоты. При этом примеси никеля и меди удаляли из поверхностного слоя лома, не разрушая поверхность платины.A batch of scrap of secondary platinum containing the entire volume of radioactive contamination of plutonium in the amount of 10 -6 wt.% And non-radioactive contamination in the surface layer in the form of metallic impurities in the amounts of: nickel - 1 wt.% And copper - 1 wt.%, Was treated with hydrometallurgy : chemical treatment with a mixture of 50% hydrochloric acid and 1% nitric acid. In this case, nickel and copper impurities were removed from the surface layer of scrap without destroying the surface of platinum.
Затем платину загружали и нагревали до расплавления в керамическом оксидном тигле индукционной установки с генератором ВЧИ3-160/0,066, создающим индукционное электромагнитное поле 66 кГц. При этом лом загружали в количестве, обеспечивающем отношение площади зеркала расплава металла к его объему 0,26.Then the platinum was loaded and heated until melting in the ceramic oxide crucible of the induction installation with a generator VCHI3-160 / 0,066, which creates an induction electromagnetic field of 66 kHz. At the same time, scrap was loaded in an amount that ensured the ratio of the area of the mirror of the molten metal to its volume of 0.26.
После достижения заданной температуры 2053 К, которую измеряли пирометром «Термоскоп 300 НТ1-ВР», расплав продували с расходом воздуха 1200 л/ч в течение 1,2 ч, добавляли флюс из смеси оксидов кремния, алюминия и кальция для связывания оксида плутония в шлак, который собирался у стенок керамического оксидного тигля при полностью открытом зеркале металла.After reaching the set temperature of 2053 K, which was measured with the Thermoscope 300 NT1-BP pyrometer, the melt was purged with an air flow rate of 1200 l / h for 1.2 h, a flux from a mixture of silicon oxides, aluminum and calcium was added to bind plutonium oxide to slag , which was collected at the walls of a ceramic oxide crucible with a fully open mirror of the metal.
Образование конденсированного оксида плутония и отделение его от очищенной платины происходило одновременно.The formation of condensed plutonium oxide and its separation from purified platinum occurred simultaneously.
Радиационное загрязнение измеряли специализированным дозиметром. Радиационному контролю подвергали каждую пробу металла, а последнюю пробу в плавке, в случае отсутствия радиационных показателей, дополнительно анализировали на химсостав. Анализ проводили эмиссионно-спектральным методом на спектрометре на базе СТЭ-1 с дугой и градуировкой государственными стандартными образцами состава платины. Содержание платины практически оставалось на уровне исходного металла (после химической обработки поверхности).Radiation contamination was measured by a specialized dosimeter. Each metal sample was subjected to radiation control, and the last sample in smelting, in the absence of radiation indicators, was additionally analyzed for chemical composition. The analysis was performed by the emission-spectral method on a spectrometer based on STE-1 with an arc and graduation by state standard samples of the platinum composition. The platinum content practically remained at the level of the starting metal (after chemical surface treatment).
Каждую пробу очищенной платины многократно подвергали радиационному контролю сразу после плавки, на следующий день, через неделю и через месяц после плавки.Each sample of purified platinum was repeatedly subjected to radiation monitoring immediately after melting, the next day, a week later and a month after melting.
Уровень радиационного загрязнения снимали до фоновых значений по всем видам радиационного загрязнения.The level of radiation pollution was removed to the background values for all types of radiation pollution.
После отбора последней пробы металл охлаждали в тигле. Затем из тигля извлекали слиток металла и подвергали его механической обработке. При визуальном осмотре на поверхности слитка наблюдались следы шлака, для устранения которых проводили травление слитка в азотной кислоте с концентрацией 8 моль/л при температуре раствора 343 К в течение 3 ч.After taking the last sample, the metal was cooled in a crucible. Then a metal ingot was removed from the crucible and subjected to mechanical processing. During visual inspection, traces of slag were observed on the surface of the ingot, to eliminate which the ingot was etched in nitric acid with a concentration of 8 mol / L at a solution temperature of 343 K for 3 hours.
Шлак, содержащий радиоактивный плутоний, отделяли от слитка регенерированной платины, герметизировали и отправляли на захоронение.Slag containing radioactive plutonium was separated from the regenerated platinum ingot, sealed and sent for burial.
Для оценки заявляемого способа была проведена экспериментальная плавка лома по технологии известного способа - наиболее близкого аналога. Исходным материалом плавки был лом вторичной платины, который кроме радиоактивных загрязнений плутония во всем объеме в поверхностном слое дополнительно содержал металлические примеси нерадиоактивного характера: никель и медь,To evaluate the proposed method, experimental scrap was melted using the technology of the known method, the closest analogue. The starting material of the smelting was scrap of secondary platinum, which, in addition to radioactive contamination of plutonium in its entirety in the surface layer, additionally contained metallic impurities of a non-radioactive nature: nickel and copper,
Сравнительные показатели и режимы очистки вторичной платины от загрязнений радиоактивного плутония и нерадиоактивных примесей никеля и меди по предлагаемому и известному способу - наиболее близкому аналогу, с очисткой одинаковой исходной вторичной платины приведены в таблице.Comparative indicators and modes of purification of secondary platinum from contaminants of radioactive plutonium and non-radioactive impurities of nickel and copper by the proposed and known method - the closest analogue, with the purification of the same source of secondary platinum are shown in the table.
Предлагаемый способ обеспечивает селективное удаление радиоактивных и нерадиоактивных загрязнений из лома вторичной платины с сохранением высокого содержания целевого металла и с радиационным загрязнением на уровне фоновых значений по всем видам радиации.The proposed method provides selective removal of radioactive and non-radioactive contaminants from scrap of secondary platinum while maintaining a high content of the target metal and with radiation pollution at the level of background values for all types of radiation.
По сравнению с известным заявляемый способ обладает следующими преимуществами:Compared with the known inventive method has the following advantages:
- достигается повышение степени очистки платины - удаления радиоактивного загрязнения в известном способе дезактивации добиваются за три технологические операции, а в заявляемом - только за одну индукционную плавку;- an increase in the degree of purification of platinum is achieved - the removal of radioactive contamination in the known method of decontamination is achieved in three technological operations, and in the claimed one - only for one induction melting;
- повышение степени удаления радиоактивных загрязнений в заявляемом способе происходит при регенерации исходной платины, у которой радиационное загрязнение более чем в 3 раза выше, чем у исходной платины в известном способе;- increasing the degree of removal of radioactive contamination in the claimed method occurs during the regeneration of the original platinum, in which the radiation pollution is more than 3 times higher than that of the original platinum in the known method;
- уменьшается количество безвозвратных потерь платины более чем в 90 раз;- the amount of irreversible losses of platinum is reduced by more than 90 times;
- сокращается время проведения технологического процесса регенерации.- reduced time for the technological process of regeneration.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012140886/07A RU2521035C2 (en) | 2012-09-24 | 2012-09-24 | Method of recovery of secondary platinum with radioactive plutonium contamination |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012140886/07A RU2521035C2 (en) | 2012-09-24 | 2012-09-24 | Method of recovery of secondary platinum with radioactive plutonium contamination |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012140886A RU2012140886A (en) | 2014-03-27 |
| RU2521035C2 true RU2521035C2 (en) | 2014-06-27 |
Family
ID=50342899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012140886/07A RU2521035C2 (en) | 2012-09-24 | 2012-09-24 | Method of recovery of secondary platinum with radioactive plutonium contamination |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2521035C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2765028C1 (en) * | 2018-09-13 | 2022-01-24 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for recycling radioactive waste generated during destruction of irradiated fuel assemblies of fast neutron reactors by induction slag remelting in cold crucible |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2266002A (en) * | 1992-04-10 | 1993-10-13 | Altra Consultants Limited | A method of removing radioactive material from metallic objects |
| RU2122250C1 (en) * | 1994-11-15 | 1998-11-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью Инновационно-технологический центр "ЭЛЛОЙ" | Method of treating materials containing uranium and thorium radionuclides |
| JPH11200972A (en) * | 1997-10-25 | 1999-07-27 | Man B & W Diesel As | Diesel engine |
| RU2239898C2 (en) * | 2001-02-12 | 2004-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" Министерства Российской Федерации по атомной энергии | Method for recovering platinum contaminated with uranium, and/or plutonium, and americium |
-
2012
- 2012-09-24 RU RU2012140886/07A patent/RU2521035C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2266002A (en) * | 1992-04-10 | 1993-10-13 | Altra Consultants Limited | A method of removing radioactive material from metallic objects |
| RU2122250C1 (en) * | 1994-11-15 | 1998-11-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью Инновационно-технологический центр "ЭЛЛОЙ" | Method of treating materials containing uranium and thorium radionuclides |
| JPH11200972A (en) * | 1997-10-25 | 1999-07-27 | Man B & W Diesel As | Diesel engine |
| RU2239898C2 (en) * | 2001-02-12 | 2004-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" Министерства Российской Федерации по атомной энергии | Method for recovering platinum contaminated with uranium, and/or plutonium, and americium |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2765028C1 (en) * | 2018-09-13 | 2022-01-24 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for recycling radioactive waste generated during destruction of irradiated fuel assemblies of fast neutron reactors by induction slag remelting in cold crucible |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012140886A (en) | 2014-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Menad et al. | Study of the presence of fluorine in the recycled fractions during carbothermal treatment of EAF dust | |
| JP6406675B2 (en) | Zinc recovery method from electric furnace steelmaking dust and zinc recovery device from electric furnace steelmaking dust | |
| RU2531333C2 (en) | Method of extraction of platinoids from spent automotive catalysts | |
| EP2791374A1 (en) | Base metal recovery | |
| RU2521035C2 (en) | Method of recovery of secondary platinum with radioactive plutonium contamination | |
| EP3586998B1 (en) | Method for producing ti-al alloy | |
| AU2013315359B2 (en) | Removal of radioactive impurities from a copper ore or copper concentrate during or after smelting | |
| WO2021014946A1 (en) | Pgm recovery method | |
| JP2006307268A (en) | Method for collecting dust formed in slag fuming | |
| JP6229846B2 (en) | Separation and recovery method of rare earth elements and iron | |
| RU2579151C1 (en) | Method of recycling radionuclide-contaminated metal wastes | |
| RU2122250C1 (en) | Method of treating materials containing uranium and thorium radionuclides | |
| JP2009167469A (en) | Method for treating copper-containing dross | |
| RU2159473C1 (en) | Method for recovering radionuclide-containing metal wastes | |
| RU2268515C1 (en) | Method of processing of the metallic waste containing radionuclides | |
| JP2005114620A (en) | Decontamination method for ferrous metal contaminated with radioactive material | |
| RU2766610C1 (en) | Method for removing oxides of rare earth elements during remelting of metal uranium | |
| RU2558588C1 (en) | Method of processing of beryllium-containing waste | |
| RU2432408C1 (en) | Procedure for extraction of gold from rejects of electronic scrap | |
| JP2853580B2 (en) | Dissolution treatment method for chemical analysis samples | |
| RU2458998C1 (en) | Method for extracting platinum from electronic scrap wastes | |
| KR100566895B1 (en) | Method for removing impurities in copper alloy melt | |
| JP4274067B2 (en) | Method for removing impurity metal from copper alloy and slag fuming method using the same | |
| SU691098A3 (en) | Method of electroslag melting of metals and alloys | |
| US3441404A (en) | Extraction of copper from molten metal melts |