Промышленный участок для дезактивации и обезвреживания радиоактивных отходов хлорной технологии переработки лопаритовых концентратов
Предлагаемая полезная модель относится к области технологии неорганических веществ, в частности, к промышленным участкам (отделениям, переделам, комплексам, установкам) для дезактивации и обезвреживания радиоактивных отходов, образующихся при хлорной технологии переработки лопаритовых конценратов, содержащих оксиды ниобия, тантала, титана, РЗЭ, а также примеси железа, алюминия, до 0,6% тория, до 0,1% урана и дочерние продукты их распада. Задачей предлагаемой полезной модели - "Промышленного участка" является упрощение аппаратурного оформления технологии дезактивации и обезвреживания жидких радиоактивных отходов, образующихся при хлорной технологии переработки лопаритовых концентратов. Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели, заключается в сокращении числа операций, производимых при дезактивации и в уменьшении количества реагентов и их расхода для обезвреживания и дезактивации радиоактивных солевых растворов СОФ и цеховых обмывочных вод. Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата прелагаемым "Промышленным участком для дезактивации и обезвреживания радиоактивных отходов хлорной технологии переработки лопаритовых концентратов", включающим реактор для нейтрализации пульпы от растворения ("гидроразмыва") отработанного расплава солевого оросительного фильтра (СОФ) процесса хлорирования лопаритовых концентратов в солевых хлораторах (далее "растворы СОФ"); реакторы-нейтрализаторы цеховых обмывочных вод, образующихся в цехе на различных переделах процесса переработки лопаритовых концентратов; бак с мешалкой для приготовления раствора
гидроксида натрия, соединенный через дозаторы с реакторами-нейтрализаторами растворов СОФ и цеховых обмывочных вод; два фильтр-пресса - ФП для выделения из пульпы радиоактивных оксигидратных осадков (ФП-1) - и осадков, содержащих редкие, рассеянные и редкоземельные металлы (ФП-2); сушильную камеру и прокалочную печь, снабженную разгрузочным устройством и системой пылеулавливания; сборную емкость дезактивированных растворов и цеховых обмывочных вод. Новым в предлагаемом техническом решении является то, что "Промышленный участок" дополнительно содержит сборные баки-усреднители для растворов/пульп от "гидроразмыва" отработанных расплавов СОФ и цеховых обмывочных вод, реакторы-нейтрализаторы оборудованы нагревательными устройствами, (выполненными преимущественно в виде вертикально установленной трубы для подачи в нижнюю зону реактора острого пара), в каждый реактор-нейтрализатор помещена штанга с электродами рН метров, имеющих сопряжения с запорно-регулирующими клапанами, установленными на линии подачи раствора гидроксида натрия из дозаторов в реакторы-нейтрализаторы, выход маточных растворов после выделения из пульпы радиоактивных оксигидратных осадков на фильтр-пресс ФП-1 направляют в баки-усреднители цеховых обмывочных вод и реактор-нейтрализатор цеховых обмывочных вод.
Предлагаемая полезная модель относится к области технологии неорганических веществ, в частности, к промышленным участкам (отделениям, переделам, комплексам, установкам) для дезактивации и обезвреживания радиоактивных отходов, образующихся при хлорной технологии переработки лопаритовых конценратов, содержащих оксиды ниобия, тантала, титана, РЗЭ, а также примеси железа, алюминия, до 0,6% тория, до 0,1% урана и дочерние продукты их распада.
Известен (Патент РФ на ПМ №35681 по заявке №2003130197 с приор. от 14.10.2003; зарег. и опубл. 27.01.2004; Бюл. №3; МКИ 7 G 21 F 9/04) "Производственный технологический участок для обезвреживания и дезактивации радиоактивных отходов", в частности, отходов процесса хлорирования лопаритовых концентратов, включающий (рис.1) реактор для нейтрализации пульпы от растворения отработанного расплава солевого оросительного фильтра (СОФ) солевого хлоратора (1), бак-дезактиватор (2), баки-дозаторы раствора хлорида бария (6) и серной кислоты (7) для дезактивации пульпы от СОФ, фильтр-пресс-I для отделения гидратно-сульфатных осадков от дезактивированных хлоридных растворов (8), бак с мешалкой (5) для приготовления раствора щелочи (NaOH), соединенный через бак-дозатор и расходомер с реакторами-нейтрализаторами солевых растворов и цеховых обмывочных сточных вод (9), патрубок нижнего слива реактора-нейтрализатора цеховых обмывочных вод направлен на фильтр-пресс-II (10) для отделения осадка суммы оксигидратов металлов от дезактивированных сточных вод, поступающих в баки-сборники, выход из корыта фильтра-пресса-II направлен в сушильную камеру (12) и затем в прокалочную печь (13), имеющую соединение с устройством для
приготовления исходной шихты для хлорирования концентратов редких и рассеянных металлов.
Данный известный "Производственный технологический участок для дезактивации и обезвреживания радиоактивных отходов хлорной технологии переработки лопаритовых концентратов" обеспечивает обезвреживание и дезактивацию жидких радиоактивных отходов - солевых растворов и сточных вод.
Недостатком известного "Участка" является сложность технологии дезактивации солевых растворов, необходимость использования для очистки растворов от радионуклидов, в частности радия, целого ряда различных реагентов: хлорида бария, серной кислоты и др.
Из известных аналогов наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату является известное техническое решение (Патент РФ на ПМ №41022 по заявке №2004116569 с приор. от 03.06.2004; зарег. и опубл. 10.10.2004; МПК7 С 22 В 60/02; G 21 F 9/04) - "Производственное технологическое отделение для дезактивации радиоактивных растворов и сточных вод" - принято за ПРОТОТИП.
Техническое решение по прототипу включает в себя (рис.2) реактор (1) для нейтрализации пульпы от растворения ("гидроразмыва") отработанного расплава солевого оросительного фильтра (СОФ) солевого хлоратора, бак-дезактиватор (2), баки-дозаторы раствора хлорида бария и серной кислоты (7) для дезактивации пульпы от СОФ, фильтр-пресс-I (8) для отделения гидратно-сульфатных осадков от дезактивированных хлоридных растворов, бак с мешалкой для приготовления раствора щелочи (NaOH) - (5), соединенный через бак-дозатор (3) и расходомер (4) с реакторами-нейтрализаторами солевых растворов и цеховых обмывочных сточных вод, патрубок нижнего слива реактора-нейтрализатора цеховых обмывочных сточных вод направлен на фильтр-пресс-II (10) для отделения осадка суммы оксигидратов металлов от сточных дезактивированных вод, поступающих в баки-сборники (11), выход из корыта фильтра-пресса (10) направлен в
сушильную камеру (12) и затем в прокалочную печь(13). После прокалочной печи установлены разгрузочное устройство (14) и вытяжной зонт (15) с вентилятором, соединенным с водоорошаемым скруббером (17) с подвижной насадкой, помещенной между двумя неподвижно-закрепленными горизонтальными перегородками имеющими по всей поверхности отверстия, диаметр которых составляет 0,5-0,9 условного диаметра подвижных элементов насадки - площадь отверстий в перегородках составляет 30-70% от их общей площади, а соотношение внутреннего диаметра скруббера (17) к высоте подвижной насадки равна 1:(1-5), патрубок нижнего слива скруббера соединен с циркуляционным баком (18), выход из которого имеет соединение с орошающим устройством, расположенным над поверхностью подвижной насадки скруббера (17) и реактором-нейтрализатором цеховых обмывочных вод, а также фильтр-прессом для вытеснения радиоактивного осадка, орошающее устройство скруббера, кроме того имеются также соединенный с баком-сборником дезактивированных сточных вод.
Производственное технологическое отделение по прототипу обеспечивает переработку, обезвреживание и дезактивацию растворов и сточных вод, кроме того, обеспечивает улавливание и утилизацию радиоактивной пыли после прокалки и при выгрузке из прокалочной печи; это, в свою очередь предотвращает загрязнение рабочих мест радиоактивной пылью и создает радиационно-безопасных условия труда для обслуживающего персонала.
Недостатком "Отделения" по прототипу является сложность технологии и ее аппаратурного оформления для осуществления процесса дезактивации солевых растворов от гидроразмыва (растворения) отработанного расплава СОФ: необходимость использования для соосаждения радия и перевода его в твердую фазу растворов хлорида бария, серной кислоты, щелочи и т.п.
Задачей предлагаемой полезной модели - "Промышленного участка" является упрощение аппаратурного оформления технологии дезактивации и
обезвреживания жидких радиоактивных отходов, образующихся при хлорной технологии переработки лопаритовых концентратов.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели, заключается в сокращении числа операций, производимых при дезактивации и в уменьшении количества реагентов и их расхода для обезвреживания и дезактивации радиоактивных солевых растворов СОФ и цеховых обмывочных вод.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата прелагаемым "Промышленным участком для дезактивации и обезвреживания радиоактивных отходов хлорной технологии переработки лопаритовых концентратов", включающим (рис.3)
- реактор для нейтрализации пульпы от растворения ("гидроразмыва") отработанного расплава солевого оросительного фильтра (СОФ) процесса хлорирования лопаритовых концентратов в солевых хлораторах (1) (далее "растворы СОФ");
- реакторы-нейтрализаторы цеховых обмывочных вод, образующихся в цехе на различных переделах процесса переработки лопаритовых концентратов (2);
- бак с мешалкой для приготовления раствора гидроксида натрия (3), соединенный через дозаторы (4) с реакторами-нейтрализаторами растворов СОФ (1) и цеховых обмывочных вод (2);
- два фильтр-пресса - ФП (5 и 6) для выделения из пульпы радиоактивных оксигидратных осадков (ФП-1) - (5) и осадков, содержащих редкие, рассеянные и редкоземельные металлы (ФП-2) - (6);
- сушильную камеру (7) и прокалочную печь (8), снабженную разгрузочным устройством и системой пылеулавливания (9);
-сборную емкость (10) дезактивированных растворов и цеховых обмывочных вод.
Новым в предлагаемом техническом решении является то, что "Промышленный участок" дополнительно содержит сборные баки-усреднители
(11, 12) для растворов/пульп от "гидроразмыва" отработанных расплавов СОФ (11) и цеховых обмывочных вод (12), реакторы-нейтрализаторы оборудованы нагревательными устройствами (13), (выполненными преимущественно в виде вертикально установленной трубы для подачи в нижнюю зону реактора острого пара), в каждый реактор-нейтрализатор помещена штанга с электродами рН метров (15), имеющих сопряжения с запорно-регулирующими клапанами (16), установленными на линии подачи раствора гидроксида натрия из дозаторов в реакторы-нейтрализаторы, выход маточных растворов после выделения из пульпы радиоактивных оксигидратных осадков на фильтр-пресс ФП-1 (5) направляют в баки-усреднители цеховых обмывочных вод (12) и реактор-нейтрализатор (2) цеховых обмывочных вод.
РЕАЛИЗАЦИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Разработанный "Промышленный участок для дезактивации и обезвреживания радиоактивных отходов хлорной технологии переработки лопаритовых концентратов" работает и эксплуатируется следующим образом.
Исходные радиоактивные солевые растворы, получаемые после растворения - "гидроразмыва" отработанного расплава СОФ процесса хлорирования лопаритовых концентратов поступают из отделения хлорирования и закачивают в сборный бак-усреднитель (11) радиоактивные цеховые "обмывочные" воды поступают со всех отделений цеха и со всех переделов и закачиваются в баки-усренители (12). Из сборных баков-усреднителей (11 и 12) растворы СОФ и цеховые обмывочные воды подают (сливают самотеком, или закачивают насосом) в реакторы-нейтрализаторы (1 и 2). Перед проведением операций нейтрализации и дезактивации растворы СОФ и цеховые обмывочные воды в реакторах-нейтрализаторах предварительно нагревают до 80-90°С, для чего в обогревательные
устройства (13) подают острый пар. Затем из бака (3) через дозаторы (4) в реакторы-нейтрализаторы (1) подают раствор (80-150 г/дм 3) гидроксида натрия до достижения рН пульпы 11-13, преимущественно 11,5-12,5. Процесс нейтрализации ведут при 80-90°С, после чего под слой пульпы непрерывно подают острый пар. По окончании нейтрализации оксигидратную пульпу в реакторе (1) выдерживают 1-2 часа при 80-90°С, после чего пульпу направляют (закачивают) на фильтр-пресс ФП-1 (5), на котором радиоактивный оксигидратный осадок (вторичные РАО) отделяют от маточного (радиоактивного) раствора и затем либо выводят в хранилище спецотходов (ХСО), либо направляют на дальнейшую переработку, например путем перевода в экологически-безопасное для длительного складирования отвержденное состояние. Маточные растворы с остаточной удельной активностью до 1000 Бк/кг для их дезактивации до установленных норм (А уд<6 Бк/кг) с фильтр-пресса ФП-1 (5) закачивают либо в сборник-усреднитель цеховых обмывочных вод (12), либо непосредственно подают в реактор-нейтрализатор (2) цеховых обмывочных вод. Для обезвреживания и дезактивации цеховых обмывочных вод, объединенных с маточными растворами от фильтр-пресса ФП-1 (5), в реактор-нейтрализатор (2) из бака (3) через дозатор (4) подают раствор гидроксида натрия. Процесс нейтрализации - дезактивации ведут при 80-90°С, для чего в реактор (2) через обогревательное устройство подают острый пар. После нейтрализации и дезактивации пульпу в реакторе (2) выдерживают в течение 1-2 часов и закачивают на фильтр-пресс ФП-2 (6), дезактивированный раствор направляют в сборную емкость (12), откуда (после измерения удельной активности) его сбрасывают в цеховую канализацию. Осадок с фильтр-пресса ФП-2 (6), содержащий оксиды и оксигидраты Nb, Та, Ti, РЗЭ Fe, Al выгружают и направляют сначала в сушильную камеру (7), а затем в прокалочную печь (8). Прокаленный осадок утилизируют - используют для приготовления шихты - совместно с лопаритовым концентратом для хлорирования в солевых хлораторах.
Промышленный участок для дезактивации и обезвреживания радиоактивных отходов хлорной технологии переработки лопаритовых концентратов, включающий реакторы-нейтрализаторы растворов солевого оросительного фильтра (СОФ) и цеховых обмывочных вод, бак с мешалкой для приготовления раствора гидроксида натрия, соединенный через дозатор с реакторами-нейтрализаторами, фильтр-прессы для выделения из пульпы радиоактивных оксигидратных осадков и осадков, содержащих редкие, рассеянные и редкоземельные металлы, сушильную камеру, прокалочную печь, снабженную разгрузочным устройством и системой пылеулавливания, отличающийся тем, что дополнительно содержит сборные баки-усреднители растворов от гидроразмыва отработанных расплавов СОФ и цеховых обмывочных вод, реакторы-нейтрализаторы оборудованы нагревательными устройствами, выполненными преимущественно в виде вертикально установленной трубы для подачи в нижнюю зону реактора острого пара, в каждый реактор-нейтрализатор помещена штанга с электродами рН метров, имеющих сопряжения с запорно-регулирующими клапанами, установленными на линии подачи раствора гидроксида натрия из дозаторов в реакторы-нейтрализаторы, выход маточных растворов после выделения из пульпы радиоактивных оксигидратных осадков на фильтр-пресс направляют либо в бак-усреднитель цеховых обмывочных вод, либо в реактор-нейтрализатор цеховых обмывочных вод.
