ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ РАСТВОРОВ И СТОЧНЫХ ВОД

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии редких, рассеянных и радиоактивных металлов, в частности, к гидрометаллургическим способам переработки полиметаллических отходов, содержащих радиоактивные металлы - естественные радионуклиды (торий и продукты его распада) и образующихся на различных стадиях технологических процессов комплексной переработки различного минерального сырья, содержащего РЗЭ, Nb, Та, Ti, V, Zr, Hf, W, U и др., может быть использовано при переработке, обезвреживании и дезактивации жидких радиоактивных отходов (РАО) процессов хлорирования лопаритовых и/или цирконовых концентратов, содержащих Th-232 и дочерние продукты его распада (Ra-228, Ra-224), a также РЗЭ, Fe, Al, Ti, Zr, Nb, Та, Са, Mg, Na, К и др., в частности растворов от гидроразмыва (растворения) отработанных солевых расплавов (плавов, возгонов и т.п.). и сточных обмывочных вод, образующиеся при ежедневной уборке промплощадок, промывки оборудования, трубопроводов, насосов и т.п., содержащих повышенное количество радионуклидов и требующие переработки, нейтрализации и дезактивации.
Известна (Свидетельство на полезную модель №23878 по заявке №2001126796) «Установка для обезвреживания радиоактивных отходов», включающая реактор для обработки пульпы, фильтр-пресс, а также последовательно установленные бак-дезактиватор, фильтр и бак-дозатор раствора реагента, соединенный с баком-дезактиватором. Известная установка обеспечивает весьма эффективную дезактивацию жидких РАО, образующихся при растворении отработанного расплава СОФ процесса хлорирования лопаритовых
концентратов, однако не предусматривает дезактивации и переработки цеховых обмывочных вод.
Известна (Свидетельство на полезную модель №24591 по заявке №2001135596) «Аппаратурно-технологическая линия для переработки жидких радиоактивных отходов», включающая: реактор нейтрализации и дезактивации, соединенный с баками-дозаторами реагентов, фильтр-пресс, шнековый смеситель, соединенный с бункером магнийсодержащих оксидных материалов, баком-дозатором раствора и/или пульпы хлорида магния и питателем инертных материалов и блок формования, термообработки и прессования композиционной смеси.
Данная аппаратурно-технологическая линия обеспечивает переработку и весьма эффективную дезактивацию жидких радиоактивных отходов, образующихся в процессе хлорирования лопаритовых концентратов с переводом вторичных РАО в отвержденное состояние, пригодное для длительного экологически безопасного складирования и/или захоронения без нанесения ущерба природной окружающей среде, здоровью населения и обслуживающего персонала. Недостатком этой аппаратурно-технологической линии является образование большого объема вторичных РАО, подлежащих дополнительной переработке, обезвреживанию и дезактивации.
Из известных аналогов наиболее близкими по технической сущности и достигаемому при этом техническому результату является известное техническое решение (Патент РФ на ПМ №35681 по заявке №2003130197 с приор, от 14.102003; зарег. и опубл. 27.01.2004; бюл. №3; МКИ 7 G 21 F 9/04; С 22 В 60/02) - принято за прототип - «Производственный технологический участок для обезвреживания и дезактивации радиоактивных отходов», например, отходов процесса хлорирования лопаритовых концентратов, включающий 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 гидроксидов металлов от дезактивированных сточных вод, поступающих в баки-сборники, выход из корыта фильтр-пресса 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.
Производственный технологический участок по прототипу обеспечивает повышение избирательности выделения тория и радия из жидкой фазы в твердую, а также существенное (в несколько раз) сокращение общей массы вторичных РАО, подлежащих либо дополнительной переработке (отверждению), либо захоронению. Однако участок по прототипу не содержит необходимого оборудования для улавливания и утилизации радиоактивной пыли при выгрузке из прокалочной печи осадка после дезактивации цеховых обмывочных сточных вод.
Задачей предлагаемой полезной модели - «Производственного технологического отделения для переработки и дезактивации растворов и сточных вод» - является предотвращение загрязнения рабочих мест радиоактивной пылью и создание радиационно-безопасных условий труда обслуживающего персонала.
Технический результат, который достигается при реализации разработанного технологического решения, заключается в обеспечении улавливания и утилизации радиоактивной пыли после прокалки и при выгрузке из прокалочной печи.
Поставленная задача, технический результат от реализации, достигается предлагаемым техническим решением - полезной моделью «Производственно-технологическое отделение для дезактивации радиоактивных растворов и сточных вод», особенность которого по сравнению с прототипом заключается в том
(рис. 2), что после прокалочной печи дополнительно установлены разгрузочное устройство и вытяжной зонт с вентилятором, соединенным с водоорошаемым скруббером 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 сечения скруббера, а соотношение внутреннего диаметра скруббера к высоте подвижной насадки равна 1:(1-5), патрубок нижнего слива скруббера соединен с циркуляционным баком, выход из которого имеет соединение с орошающим устройством, расположенным над поверхностью подвижной насадки скруббера и реактором-нейтрализатором цеховых обмывочных вод, а также фильтр-прессом для выделения радиоактивного осадка, орошающее устройство скруббера, кроме того имеются также соединенный с баком-сборником дезактивированных сточных вод.
Анализ совокупности существенных признаков заявляемого технического решения - наличие новых элементов, взаимного расположения узлов, форма их выполнения и достигаемого при этом технического результата указывает, что между ними существует причинно-следственная связь, выражающаяся в следующем.
Экспериментально установлено, что дополнительное включение в состав производственного технологического отделения для переработки и дезактивации радиоактивных отходов - растворов и сточных вод - бака с мешалкой для приготовления рабочего раствора NaOH, соединенного с реакторами-нейтрали-заторами солевых растворов и цеховых обмывочных сточных вод, фильтр-пресса, аппаратов для сушки и прокалки осадков, после прокалочной печи дополнительно установлено разгрузочное устройство и вытяжной зонт с вентилятором, соединенным с водоорошаемым скруббером с подвижной насадкой, помещенной между двумя неподвижно-закрепленными горизонтальными перегородками имеющими по всей поверхности отверстий, 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 к высоте подвижной насадки равна 1:(1-5), патрубок нижнего слива скруббера соединен с циркуляционным баком, выход из которого имеет соединение с орошающим устройством, расположенным над поверхностью подвижной насадки скруббера 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 обеспечивает решение поставленной задачи и достижения технического результата, заключающегося в улавливании и утилизации радиоактивных отходов (в форме аэрозолей) из прокалочной печи и разгрузочного устройства, и обеспечивает тем самым радиационно-безопасные условия труда для обслуживающего персонала.
Проверка соответствия заявляемой полезной модели требованию «изобретательского уровня» в отношении совокупности существенных признаков свидетельствует о том, что предлагаемая конструктивная особенность «Производственного технологического отделения для разработки и дезактивации радиоактивных растворов и сточных вод» из книжной, журнальной и патентной литературы явным образом не следует и не вытекает.
Реализация полезной модели
Производственное технологическое отделение для и дезактивации радиоактивных растворов и сточных вод работает следующим образом. Радиоактивные солевые растворы поступают сначала в реактор для нейтрализации (1), куда из бака для приготовления раствора щелочи (5) через бак-дозатор (3) и расходомер (4) подают раствор гидроксида натрия, затем в бак-дезактиватор (2), куда для дезактивации растворов от радия из баков-дозаторов (6) и (7) подают соответственно раствор хлорида бария и серную кислоту; радиоактивную пульпу, образующуюся в баке-дезактиваторе (2), направляют на фильтр - пресс-1 (8), где происходит
отделение дезактивированного раствора от радиоактивного гидратно-сульфатного осадка, направляемого на дальнейшую переработку (отверждение) или на складирование, дезактивированный хлоридный раствор сбрасывают в канализацию; радиоактивные сточные воды - цеховые обмывочные воды поступают в бак-нейтрализатор (9), куда из бака (5) через бак-дозатор (3) и расходомер (4) подают раствор гидроксида натрия; образующуюся в баке-нейтрализаторе (9) пульпу направляют на фильтр-пресс-II (10) для выделения из пульпы (после нейтрализации сточных - обмывочных вод) оксигидратного осадка; фильтрат с фильтр-пресса (10) подают в сборник очищенных от токсичных и радиоактивных веществ растворов (11); оксигидратные осадки с фильтр-пресса (10) направляют сначала в сушильную камеру (12) затем в прокалочную печь (13), прокаленный осадок через разгрузочное устройство (14) помещают в герметичные кюбюли (19), перевозят на участок (передел) приготовления шихты и, таким образом, возвращают в основной технологический процесс - на стадию хлорирования лопаритовых концентратов.
Для предотвращения вредного влияния радиоактивной пыли, образующейся при выгрузке прокаленного осадка из печи (13), над разгрузочным устройством (14) установлен вытяжной зонт (15) с вентилятором, выход из которого направлеон в водорошаемый скруббер (17) с шаровой насадкой, имеющий соединение с циркуляционным баком (18), слив сгущеной суспензии из которой направляют в бак (9), а затем - для выделенной уловленной радиоактивной пыли - на фильтр-пресс-II (20).
В результате осуществления совокупности вышеуказанных операций предотвращается выброс радиоактивной пыли на рабочие места и обеспечивается радиационно-безопасные условия труда для обслуживающего персонала.