Способ отверждения сульфатных регенератов аэс

 

Использование: переработка жидких солевых отходов АЭС путем их отверждения. Сущность изобретения: способ отверждения сульфатных регенератов АЭС заключается в том, что водные отходы смешивают с порошком измельченного до удельной поверхности 4500 см²/г доменного шлака, оксидом кальция и гидроксидом натрия при массовом соотношении 1:2,5-3,7:0,125-0,185:0,125-0,185 соответственно. Смесь отверждают при 20-90 ^oС пропариванием. Отвержденные продукты имеют прочность более 10 МПа, скорость вымывания сульфатов через 28 сут. менее 1 10^-3 см/сут, а тяжелых металлов менее 1 10^-4 см/сут. 1 табл.

Изобретение относится к переработке солевых отходов АЭС путем их отверждения.

В системе водоподготовки АЭС используют ионообменные фильтры, регенерацию которых производят серной кислотой и натриевой щелочью. При смешении отработанных регенератов образуется раствор сульфата натрия, подлежащий утилизации, так как сброс его в окружающую среду невозможен из-за высокой концентрации тяжелых металлов, содержащихся в продуктах коррозии.

Наиболее простым способом отверждения солевых отходов АЭС является цементирование при водоцементном отношении 0,35-0,7 [1] Недостатком этого способа является высокая вымываемость из цемента солей и плохая совместимость с сульфат-ионами (сульфатная коррозия цемента).

Известен способ отверждения солевых концентратов АЭС порошком доменного гранулированного шлака [2] Данный способ по своей технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близок к заявляемому и выбран в качестве прототипа. Солевые отходы АЭС смешивают с измельченным в порошок (удельная поверхность 2800 см²/г) доменным гранулированным шлаком при водовяжущем отношении 0,2-0,6 (оптимальное 0,3) и отверждают при температуре 20-90^оС.

Недостатком данного способа является низкая прочность и высокая вымываемость солей из продуктов, полученных при отверждении сульфатных регенератов.

В основу изобретения поставлена задача разработать способ отверждения сульфатных регенератов АЭС, позволяющий увеличить прочность отвержденных продуктов и снизить вымывание из них солей.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе, включающем смешение солевых отходов с порошком измельченного доменного шлака и отверждение при температуре 20-90^оС, сульфатные регенераты смешивают с шлаком и добавками СаО и NaОН в массовом соотношении 1:2,5-3,7:0,125-0,185:0,125-0,185.

Способ осуществляется следующим образом.

Сульфатные регенераты смешивают с измельченным (по удельной поверхности 4500 см²/г) доменным гранулированным шлаком и добавками СаО, NaОН в соотношении 1:2,5-3,7:0,125-0,185:0,125-0,185, а затем производят отверждение при температуре 20-90^оС.

При этом достигается прочность отвержденных продуктов более 10 МПа, что необходимо для исключения их разрушения при транспортировании в случае аварийных ситуаций.

Новизной предлагаемого способа, по сравнению с прототипом, является активация шлака СаО и NaОН. По сравнению с известными способами отверждения солевых отходов обработка сульфатных регенератов измельченным доменным гранулированным шлаком, СаО и NaОН в массовом соотношении 1:2:5-3,7:0,125-0,125-0,185 с последующим отверждением при температурах 20-90^оС, обеспечивает не только повышение механической прочности отвержденных отходов, но и снижение вымывания из них солей.

П р и м е р 1. В 1000 г регенерата, содержащего 1,5% Na₂SО₄, при перемешивании вводили 155 СаО, 155 г NaОН и 3300 г порошка, измельченного до удельной поверхности 4500 см²/г доменного гранулированного шлака, содержащего 42,7% SiО₂; 13,53 Al₂О₂ТiО₂; 0,35% Fe₂O₃; 5,1% FeО; 32,14% СаО; 0,17% МgО; 5,42% МnО₂; 0,09% SО₃; 0,32% S. Приготовленную смесь отверждали пропариванием с подъемом температуры до 90^оС в течение 3 ч, выдержкой при 90-95^оС в течение 6 ч и охлаждении до 20^оС в течение 3 ч. Изучение вымываемости солей из отвержденных продуктов изучали согласно методике МАГАТЭ. Вымывание тяжелых металлов определяли по радиоактивной метке (кобальт-60), а сульфатов по ГОСТ 4389-72.

П р и м е р ы 2-8 отличаются от примера 1 соотношением компонентов.

Характеристика отвержденных продуктов приведена в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что за пределами соотношения регенерат:шлак:СаО:NaОН 1:2,5-3,7:0,125-0,185:0,125-0,185 прочность образцов составляет менее 10 МПа (примеры 5, 7), скорость вымывания тяжелых металлов более 110^-4 см/сут (пример 3), а сульфатов более 110^-3 см/сут (примеры 2, 5). По сравнению с прототипом прочность отвержденных продуктов возрастает в 4-7 раз, а вымывание солей снижается в 10-20 раз.

Предлагаемый способ может осуществляться на промышленном оборудовании для цементирования, основные реагенты являются отходами металлургии или выпускаются в промышленных масштабах, так что его практическое применение не встретит затруднений и приведет к улучшению экологической ситуации в районе АЭС, т.е. способ является промышленно применимым.

Формула изобретения

СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ СУЛЬФАТНЫХ РЕГЕНЕРАТОВ АЭС, заключающийся в том, что водные сульфатосодержащие отходы смешивают с порошком измельченного до удельной поверхности 4500 см²/г доменного шлака и отверждают при 20 - 90^oС, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят оксид кальция и гидроксид натрия, при этом массовое соотношение отходов, доменного шлака, оксида кальция и гидроксида натрия составляет 1 2,5 3,7 0,125 0,185 0,125 0,185.

РИСУНКИ

Рисунок 1