SE507554C2 - Sätt att utvinna metaller ur radioaktivt kontaminerat järnskrot - Google Patents

Description

507 554 utan att dyra sorterings- och dekontamineringsåtgärder be- hövs.

För att lösa denna uppgift är föremålet för uppfinningen ett sätt att utvinna inom åtminstone ett industriellt använd- ningsområde i laglig mening utan skaderisk användbara metal- ler ur radioaktivt kontaminerat. blandat. metallskrot, som erhålles vid nedläggning av kärntekniska anläggningar och som uppvisar flera icke-järnmetallkomponenter samt stål, har en sammanlagd metallhalt av 50 till 80 vikt-% och uppvisar i återstoden upp till 100% icke-metalliska komponenter, varvid det användes ett förfarande för separationssmältning av metaller' med fraktionerad avtappning av smältan, med följande bestämningar: att det blandade metallskrotet med sina andelar av icke-metalliska komponenter inbringas i osorterat skick i en smältugn för metaller, att det blandade metallskrotet med de icke-metalliska komponenterna uppvärmes först till tappningstempera- turen av den icke-järnmetall som har den lägsta smält- punkten och denna icke-jârnmetall tappas av, varvid sedan det kvarvarande blandade metallskrotet uppvärmes till tappningstemperaturen av den icke-järnmetall med den näst högre smältpunkten och denna tappas av, och så vidare, tills man kommer fram till stålet, att, i så måtto som metallerna i de fraktionerat av- tappade komponenterna uppvisar en specifik radio- aktivitet som medger deras användning utan skaderisk, metallerna tillföres en användning, att, i så måtto som metallerna i de fraktionerat av- tappade komponenterna uppvisar en specifik radio- aktivitet som ej medger deras användning utan skade- sov 554 risk, metallerna tillföres i volymreducerat skick en temporär lagring, varvid smältavfallet (slagg, flygaska) omhändertages i enlig- het med dess radioaktivitet.

Att den avtappade metallen omedelbart och utan vidare kan tillföras en användning utan skaderisk innebär, att mot- svarande användningar för den utvunna metallen finns angivna inom ramen för lagens bestämmelser. I utföringsexemplet vi- sas, att en viss kvarstående radioaktivitet därvid kan till- låtas. Givetvis kan de enligt det uppfinningsmässiga sättet utvunna metallerna också behandlas ytterligare och praktiskt taget fullständigt befrias från radioaktiv kontaminering.

Separationssmältningen för upparbetning av blandat metall- skrot bestående av järnskrot med metalliska icke-järnmeta1l- komponenter är i och för sig känd (DE-OS 15 33 118). Därvid innehåller det blandade metallskrotet praktiskt taget inga icke-metalliska komponenter. För smältning och behandling av metalliskt avfall, inklusive radioaktivt metalliskt avfall, är det känt (DE 32 13 764 Al), att arbeta med en smält- och bearbetningsdegel, som är anordnad på översidan av en vagn I ett slutet system fylls det metalliska avfallet i degeln och smälts enligt elektroslagg- och bildar en delad form. smältförfarandet under användning av en sig icke förbrukande elektrod. Därvid ifylles ett slaggsmältmedel och slagg i skikt i degeln och medelst den icke förbrukbara elektroden leds elektrisk ström igenom för att uppvärma slaggsmältmed- let. Även här innehåller det metalliska avfallet praktiskt taget inga icke-metalliska komponenter. Hos radioaktivt kon- taminerat blandat metallskrot som erhålles vid nedläggning av kärntekniska anläggningar kan närvaron av kontaminerade icke- metalliska komponenter ej förhindras, och detta i mängder av från 20 till 50 %. Inom ramen för de inledningsvis beskrivna kända åtgärderna med sorteringstvànget utgör de ett särskilt problem. 507 554 Uppfinningen utgår från den överraskande insikten och konsta- terandet, att vid användning av det uppfínningsmässiga sättet endast en ringa procentandel av den i det blandade metall- skrotet närvarande radioaktiviteten finns i. de avtappade metallerna. När det rör sig om blandat metallskrot från repa- ration eller nedläggning av kärntekniska anläggningar uppgår den kvarvarande radioaktiviteten i de enligt det uppfinnings- mässiga sättet utvunna metallerna endast till omkring 5 % av den av det blandade metallskrotet medförda utgångsradioakti- viteten. De uppfinningsmässiga åtgärderna har en separations- effekt. I synnerhet från de icke-metalliska komponenterna går radioaktiviteten till smältavfallet, varvid 20 till 50 vikt-% icke-metalliska komponenter utan problem kan omhändertas . Den inledningsvis beskrivna dyra sorteringen behövs ej längre.

Som resultat.kan inom ramen för det uppfinningsmässiga sättet utan vidare icke-förbehandlat blandat metallskrot, som er- hålles vid nedläggning av kärntekniska anläggningar och vid deras reparatur, upparbetas till användbara metaller. Den uppfinningsmässigt uppnådda, överraskande minskningen av radioaktiviteten medger utan vidare en i lagens mening risk- fri användning. - Hos det uppfinningsmässiga sättet måste självfallet lagstadgade säkerhetsföreskrifter beaktas. Detta gäller såväl för handhavande av metallskrotet, beskickningen och driften av metallsmältugnen och för avtappningen, men även för behandlingen av avgaserna, vid vilkas rening flyg- aska erhålles, som måste omhändertas i enlighet med dess radioaktivitet.

I detalj består inom uppfinningens ram flera möjligheter för vidare utbildning och utformning. För en minskning av de ut- vunna metallernas resterande radioaktivitet kan genom bland- ningsutspädning således icke-kontaminerande metaller blandas i det kontaminerade blandade metallskrotet före inbringandet i smältugnen och/eller i samband med smältugnens beskickning.

Lämpligen väljes därvid mängden icke-kontaminerande metall så, att alla avtappade komponenter kan tillföras en risk- fri användning. Ifall det blandade metallskrotet uppvisar 507 ss4 aluminium- och kopparandelar lär uppfinningen, att det blan- dade metallskrotet först uppvärms i metallsmältugnen till tappningstemperaturen för aluminium och att detta tappas av, varefter det kvarvarande blandade metallskrotet uppvärms till tappningstemperaturen för koppar och detta tappas av.

Det uppfinningsmässiga sättet kan genomföras med olika me- tallsmältugnar. Företrädesvis arbetas med en induktionsugn som metallsmältugn. Sedan rekommenderas att i induktionsugnen packa de sig i det blandade metallskrotet befintliga bygg- delarna så tätt som möjligt. Metallsmältugnen tillslutes så, att de kontaminerade avgaserna ej kan träda ut i det fria.

Istället underkastas de en avgasrening.

I metallsmältugnen sker hos det uppfinningsmässiga sättet ofta en mycket långtgående separation av den genom smältning flytande fasen och den kvarvarande, av andra metaller be- stående fasta fasen. Separationen kan drivas mycket långt, när efter uppnåendet av en tappningstemperatur för en icke- järnmetall och före avtappningen av denna icke-järnmetall smältugnens innehåll underkastas en separationsbehandling för separation av fasta och flytande ämnen, ex vis medelst vibra- tion. Även om man inom uppfinningens ram kan arbeta med de mest olika typer av smältugnar borde för processäkerhetens skull alltid tillses, att metallsmältugnens hela beskickning med det blandade metallskrotet uppvärms över hela sin höjd.

Utföringsexenpel Efter leverans och leveranskontroller lagrades det levererade radioaktiva blandade metallskrotet temporärt och överfördes sedan till en lokal för vidarebearbetning. Där sammanställdes det blandade metallskrotet till smältbeskickningar. Samman- lagt kördes fyra smältbeskickningar. En förbehandling genom- fördes ej. Det framgick att det rörde sig om helt normala utbyggda delar av en anläggning som ej heller förbehandlats på något sätt inom kraftverket. 507 554 Det levererade icke metalliska skrotet uppvisade en stor andel av icke-järnmetaller. Av denna anledning inbringades delarna var för sig i ugnen. Därigenom erhölls en högre pack- ningstäthet, något som medger bättre påkoppling vid induktiv uppvärmning. Efter att ugnen fyllts sattes, såsom brukligt, en skänkeld in och framställdes på detta sätt ett kapslat system. Eftersom det här var fråga om kompletta motorer kunde en maximal fyllvikt av 580 kg uppnås.

För att med säkerhet få tag i eventuellt bildade gaser kör- des den övre, svängbara draghuven så långt som möjligt över ugnen. I anslutning därtill genomfördes med skänkelden en förvärmning/genomvärmning av materialet upp till 748° C. Här- vid visade sig en blåsvart rökutveckling som på ett säkert sätt togs hand om av draghuven. Efter denna förbehandling kopplades ugnen till på det lägsta steget, varigenom en full- ständigt likformig genomvärmning erhölls över ugnens hela höjd. Ugnens temperatur ökades till ca 755° C. Nu kunde brännaren avlägsnas och det följde en avtappning av 100 kg aluminium.

Ugnen kördes nu induktivt till kopparns tappningstemperatur.

Efter att denna temperatur uppnåtts kunde den erhållna an- delen av 190 kg koppar tappas av. Den numera kvarvarande stål-/stålgjutgodsandelen av 290 kg kunde smältas och tappas av på samma sätt. Alla material tappades i befintliga gjut- kokiller som klätts med vattenbaserad grafitslig.

Den sammanlagda genomsnittliga specifika aktiviteten för alla dagar då smältning genomfördes befanns vara: aluminium 0,10 Bq/g koppar 0,53 Bq/g stål 0,73 Bg/g Det utvunna aluminiumet kunde släppas fritt utan några in- skränkningar, i alla fall för industriell användning. Det är Total aktivitet sov 554 möjligt att släppa den utvunna kopparn fri för industriell användning. Stålandelen med en specifik aktivitet av 0,7 Bq/g kan släppas fri till industrin eller användas för tillverk- ning av kärntekniska produkter. Ifall man, ex vis på grund av det funna analysvärdet, ej skulle kunna hitta någon använd- ning inom det kärntekniska området, har en optimal volym- reduktion för en temporär eller slutlig lagring säkerställts.

Varken aluminiumet, kopparn eller stål/stålgjutgodset under- kastades i ugnen eller efter tappning i kokiller en ytter- ligare behandling.

På grund av de icke-metalliska komponenterna i det blandade metallskrotet, ex vis i form av elektriska isoleringar, måste man räkna med en högre avfallsvolym. Efter försöken har det visat sig, att andelen erhållet avfall ligger vid 16,5 % av den insatta mängden. Hos stålsmältor av vanlig typ ligger andelen vid < 5 %.

Med hjälp av de funna aktiviteterna beräknades ur smältorna och avfallet en genomsnittlig aktivitetsfördelning. Enligt denna finns i det avtappade materialet endast 5,5 % av den totalt funna aktiviteten.

I detalj erhölls följande bild: (smälta och avfall) = 19 563,05 k Bq aluminium 0,17 % av den funna totala aktiviteten koppar 1,45 % av den funna totala aktiviteten stàl 3,89 % av den funna totala aktiviteten.

Claims (7)

507 10 15 20 25 30 35 554 P a t e n t k r a V

1. Sätt att utvinna inom åtminstone ett industriellt användningsområde i lagens mening utan skaderisk användbara metaller ur radioaktivt kontaminerat blandat metallskrot som erhålles vid nedläggning av kärntekniska anläggningar och som uppvisar flera. komponenter av' typ icke-järnmetaller' samt stål, har en sammanlagd metallhalt av 50 till 80 vikt-% och uppvisar i återstoden upp till 100% icke-metallíska komponen- ter, varvid det användes ett förfarande för separationssmältning av metaller med fraktíonerad avtappning av smältan, med följande bestämningar: a) att det blandade metallskrotet med sina andelar av icke-metallíska komponenter inbringas i osorterat skick i en smältugn för metaller, att det blandade metallskrotet med de icke-metallíska komponenterna uppvärmes först till tappningstempera- b) turen av den icke-jârnmetall som har den lägsta smält- punkten och denna icke-jârnmetall tappas av, varvid sedan det kvarvarande blandade metallskrotet uppvärmes till tappningstemperaturen av den icke-järnmetall som har den näst högre smältpunkten och denna tappas av, och så vidare, tills man kommer fram till stålet, c) att, i så måtto som metallerna i de fraktionerat av- tappade komponenterna uppvisar en specifik radioak- tivitet som medger deras användning utan skaderisk, metallerna tillföres en användning, d) att, i så måtto som metallerna i de fraktionerat av- tappade komponenterna uppvisar en specifik radioak- tivitet som ej medger deras användning utan skaderisk, metallerna tillföres i volymreducerat skick en temporär lagring, 10 15 20 25 30 35 sov 554 varvid smältavfallet (slagg, flygaska) omhändertas i enlighet med sin radioaktivitet.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att, i syfte att genom blandningsutspädning minska de utvunna metallernas resterande radioaktivitet, icke-kontaminerande metaller blandas i det kontaminerade blandade metallskrotet före inbringandet i smältugnen och/eller vid smältugnens beskickning. k ä n n e t e c k n a t av att att alla avtappade komponenter kan tillföras en riskfri användning.

3. Sätt enligt krav 2, mängden icke-kontaminerade metaller väljes så,

4. Sätt enligt något av kraven ]_ till 3, varvid det blandade metallskrotet.uppvisar aluminium- och kopparandelar, av att det blandade metallskrotet först uppvärms i metallsmältugnen till tappningstemperaturen k ä n n e t e c k n a t för aluminium och att detta tappas av, varefter det kvar- varande blandade metallskrotet uppvärms till tappnings- temperaturen för koppar och denna tappas av.

5. Sätt enligt något av kraven 1 till 4, k ä n n e - t e c k n a t av att man arbetar med en induktionsugn som metallsmältugn.

6. Sätt enligt något av kraven 1 till 5, k ä n n e - t e c k n a t separationsbehandling för separation av fasta och flytande av att smältugnens innehåll underkastas en ämnen, ex vis medelst vibration, efter uppnåendet av en tappningstemperatur för en icke-järnmetall och före av- tappningen av denna icke-järnmetall.

7. Sätt enligt något av kraven 1 till 6, k å n n e - t e c k n a t av att metallsmältugnens hela beskickning med det blandade metallskrotet uppvärms över hela sin höjd.