ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦИИ СОЛЕВЫХ ОТХОДОВ ПРОЦЕССА ХЛОРИРОВАНИЯ ТИТАНО-НИОБАТОВ РЗЭ

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии, в частности, к технологическим отделениям (линиям, комплексам и установкам) для обезвреживания и дезактивации радиоактивных отходов, образующихся при комплексной переработке редкометального минерального сырья, конкретно - для дезактивации солевых отходов процесса хлорирования титано-ниобатов РЗЭ.
7
Известна (Свидетельство РФ №23 878 по заявке №2001126796/22 с приор. от 08.10.2001. Зарег. и опубл.: 20.07.2002; Бюл. №20; МПК С 22 В 60/02) "Установка для обезвреживания радиоактивных отходов".
Известная установка (рис.1) включает в себя реактор-нейтрализатор (1), соединенный с ним фильтр-пресс. Выходной патрубок фильтр-пресса соединен с входом бака-дезактиватора (4). С входом бака-дезактиватора соединен бак (3) раствора - реагента. После бака-дезактиватора установлен фильтр (5). Данная известная установка работает следующим образом. В реактор-нейтрализатор (1) закачивают раствор радиоактивных промпродуктов и/или отходов производства, затем подают в реактор известковое молоко и 0,2-0,8% раствор полиакриламида. После флокуляции оксигидратную пульпу фильтруют на фильтр-прессе (2). Радиоактивный осадок направляют в хранилище спецотходов (ХСО), а фильтрат перекачивают в бак-дезактиватор (4). В бак подают растворы хлорида бария и серной кислоты, смесь растворов перемешивают, вводят из бака (3) реагент и известковое молоко до рН 7-9, пульпу из бака (4) фильтруют на фильтре (5). Полученный радиоактивный осадок (кек) направляют на захоронение в "могильник" - хранилище спецотходов ("ХСО"), а дезактивированные сточные воды сбрасывают в канализацию.
2
2
4
2
Недостатком известной установки является неудовлетворительная степень дезактивации солевых растворов, содержащих хлориды тория и дочерние продукты его распада - радий, а также хлориды железа, алюминия, РЗЭ, оксихлориды титана, ниобия и тантала и имеющих удельную активность до 100 и более кБк/кг. В связи с этим для достижения требуемой степени дезактивации (до остаточной удельной активности менее 6 Бк/кг) требуется многократное повторение операций обработки растворов (после нейтрализации известковым молоком) BaCl, HSO, СаО*НО.
7
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому техническому решению является известная полезная модель (Патент РФ №23620 по заявке №2001131790/22 с приор, от 26.11.2002; Зарег. и опубл.: 27.06.2002; Бюл. №18; МПК С 22 В 60/00) "Технологическая линия для переработки и обезвреживания радиоактивных отходов" - принято за ПРОТОТИП.
Техническое решение по прототипу включает в себя (рис.2) бак-сборник исходных радиоактивных растворов и/или пульп (1), соединенный с реактором-нейтрализатором (2), реактор-дезактиватор нейтрализованных растворов (3), баки-сборники цеховых обмывочных сточных вод (4) и отработанной серной кислоты хлорных компрессоров (5), соединенные с соответствующими баками-дозаторами (6) и (7), баки-дозаторы растворов хлорида бария (8) и высокомолекулярного флокулянта (9), систему разводки известкового молока (10), обеспечивающую его подачу в реактор-нейтрализатор (2) и реактор (11) для обезвреживания цеховых обмывочных вод и отработанной серной кислоты, сливные патрубки реакторов (2 и 3) и (11) соединены с входным патрубком фильтр-пресса (12), причем бак-дезактиватор (3) соединен с фильтр-прессом через патрубок нижнего слива реактора для вывода оксисульфатной пульпы из бака-дезактиватора (3) в фильтр-пресс (12) и патрубком вывода из фильтр-пресса (через насос) очищенного от оксигидратов металлов, соединенным с одним из верхних патрубков бака-дезактиватора, корыто фильтр-пресса (12) для сбора отфильтрованных осадков
выполнено в форме саморазгружающегося конуса, направленного в шнековый смеситель (13), соединенный с питателями-дозаторами инертного наполнителя (14) и гипсового вяжущего (15), а выгрузочное устройство смесителя соединено с узлом формования композиционной смеси (16).
2
2
4
Полезная модель по прототипу работает следующим образом. Из бака-сборника (1) в реактор-нейтрализатор (2) закачивают или подают самотеком раствор/пульпу от выщелачивания (гидроразмыва) радиоактивных промпродуктов и/или солевых отходов производства, затем в реактор из системы разводки (10) подают известковое молоко и из бака-дозатора (8) разбавленный раствор гидролизованного полиакриламида и/или другого высокомолекулярного флокулянта. После флокуляции осадка оксигидратную пульпу фильтруют на фильтр-прессе (12). Радиоактивный осадок суммы оксигидратов металлов сбрасывают в корыто фильтр-пресса, радиоактивный фильтрат, очищенный от Th, Fe, Al, РЗЭ и др., содержащий продукты распада тория - Ra-224 и Ra-228, перекачивают в бак-нейтрализатор (16), куда подают из баков-дозаторов (6, 7) и (9) растворы хлорида бария, серной кислоты и цеховые обмывочные сточные воды, образующуюся оксисульфатную пульпу после обработки высокомолекулярным флокулянтом из бака-дозатора (8) подают на фильтр-пресс (12). В реактор (11) подают из бака-сборника (4) и/или бака-дозатора кислые обмывочные цеховые сточные воды, из бака-дозатора раствор хлорида бария, из бака-дозатора подают отработанную серную кислоту хлорных компрессоров и известковое молоко из системы разводки (10), сульфатную пульпу перемешивают, вводят из бака-дозатора (8) высокомолекулярный флокулянт, выдерживают без перемешивания и подают на фильтр-пресс (12). Очищенные цеховые обмывочные стоки частично направляют на промывку оксигидратного осадка. Другую часть очищенных стоков используют для приготовления растворов BaCl, НSO, высокомолекулярных флокулянтов и для растворения (выщелачивания, гидроразмыва) исходных солевых радиоактивных отходов. Оставшуюся часть очищенных - дезактивированных и нейтрализованных стоков сбрасывают в
цеховую и общезаводскую канализацию, осадки: оксигидратные - реактор (2), оксисульфатные - реактор (3) и сульфатные - реактор (11) из корыта фильтр-пресса (12) подают в шнековый смеситель (13), при этом одновременно и из питателей-дозаторов (14) и (15) в шнековый смеситель (13) направляют инертный наполнитель и гипсовое вяжущее, получаемую композиционную смесь подают в узел формования (16), в котором происходит отверждение смеси и перевод всех образующихся - в результате переработки и обезвреживания радиоактивных отходов - осадков в блоки, т.е. в форму пригодную для длительного радиационно-безопасного складирования - в непылящее водонерастворимое состояние, устойчивое к воздействию атмосферных осадков, грунтовых подпочвенных вод, не наносящее экологического ущерба окружающей среде и не оказывающее вредного влияния на здоровье населения и обслуживающего персонала. Таким образом техническое решение по прототипу обеспечивает высокоэффективную переработку и обезвреживание радиоактивных растворов и пульп.
Недостатком технического решения по прототипу является образование - в процессе дезактивации радиоактивных растворов большого объема вторичных РАО, и как следствие необходимость последующего перевода в "блоки" большого количества отходов, что значительно повышает затраты на переработку и обезвреживание.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности работы технологического отделения для дезактивации солевых радиоактивных отходов. Технический результат, который может быть получен при реализации разработанной полезной модели, заключается в повышении степени концентрирования радионуклидов и за счет этого - сокращение массы вторичных РАО, подлежащих либо отверждению - переводу вторичных РАО в "блоки", либо захоронению в ХСО.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата, предлагаемым "Технологическим отделением для дезактивации солевых отходов процесса хлорирования титано-ниобатов РЗЭ",
включающим (рис.3) бак-сборник исходных радиоактивных солевых растворов (1), реактор-нейтрализатор (2), бак-дезактиватор (3), дозаторы растворов (4), фильтр-пресс (5). Новым в предлагаемом техническом решении является то, что реактор-нейтрализатор и бак-дезактиватор снабжены нагревающими и перемешивающими устройствами, патрубки на верхних крышках реактора-нейтрализатора (12) и бака-дезактиватора имеют соединения через запорно-регулирующую арматуру и дозаторы с баком для приготовления раствора гидроксида натрия (6), в реакторе-нейтрализаторе и баке-дезактиваторе установлены электроды (7), подсоединенные к рН метрам (8), имеющему сопряжения с запорными клапанами (9), установленными на сливе раствора гидроксида натрия из дозаторов (4), один из патрубков на верхней крышке бака-дезактиватора (3) подсоединен через запорно-регулирующую арматуру с дозатором к баку для приготовления раствора хлорида железа (III) и/или алюминия (10), патрубки нижнего слива реактора-нейтрализатора (2) и бака-дезактиватора (3) соединены с входящем патрубком фильтр-пресса (5), выход фильтрата из которого направлен через запорную арматуру в бак-дезактиватор (4) и бак-сборник дезактивированного раствора (11).
РЕАЛИЗАЦИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Технологическое отделение для дезактивации солевых отходов процесса хлорирования титано-ниобатов РЗЭ работает и эксплуатируется следующим образом (см. рис.3). Исходные радиоактивные солевые растворы - отходы хлорной технологии переработки титано-ниобатов РЗЭ поступают из отделения хлорирования в отделение для дезактивации и накапливаются в баке-сборнике (1). Для проведения процесса дезактивации этот раствор самотеком или закачивается насосом в реактор-нейтрализатор (2), снабженный мешалкой и нагревающим устройством (12), выполненным, преимущественно в форме трубы, в которую подается острый пар. Перед проведением процесса
3
3
3
3
нейтрализации - дезактивации исходный раствор в реакторе-нейтрализаторе (2), предварительно нагреваемый до 70-100°С, после чего при включенной мешалке из бака (6) через один из дозаторов (4) подают раствор гидроксида натрия (80-150 г/дм), непрерывно измеряя и контролируя при этом величину рН образующейся в реакторе (2) пульпы с помощью электродов (7) и одного из рН-метров (8). При достижении заданной, т.е. требуемой, оптимальной величины рН пульпы, в частности 11-13, "срабатывает" запорный клапан (9), сопряженный с линией подачи раствора гидроксида натрия из бака (6) и дозатора (4), после чего подача щелочи в реактор-нейтрализатор (2) прекращается. Оксигидратную пульпу в реакторе-нейтрализаторе (2) перемешивают в течение 0,5-2 часов, поддерживая температуру пульпы 70-100°С. Затем пульпу подают на фильтр-пресс (5), радиоактивный осадок суммы оксигидратов металлов отделяют от маточного раствора, который для окончательной дезактивации (до установленных и требуемых норм) направляют в бак-дезактиватор (3), снабженный мешалкой, нагревающим устройством (12), и рН-метром (8) с электродами (7), помещенными в бак-дезактиватор (3) ниже уровня дезактивируемого раствора. Для обеспечения требуемой степени дезактивации в бак-дезактиватор (3) из бака (10) через один из дозаторов (4) при включенной мешалке подают раствор хлорида железа (III) и/или алюминия. В процессе дезактивации величину рН в пульпе поддерживают в пределах от 11 до 13 путем подачи из бака (6) через дозатор (4) раствора (80-150 г/дм) гидроксида натрия. По окончании подачи раствора FеСl/АlСl пульпу в баке-дезактиваторе перемешивают при 70-100°С в течение 0,5-1 часа и затем выдерживают без перемешивания еще 0,5-1 часа, после чего пульпу подают на фильтр-пресс (5), радиоактивный осадок отделяют от дезактивированного раствора и затем либо вывозят в ХСО, либо на дальнейшую переработку - путем отверждения - переводы в "блоки", пригодные для длительного экологически-безопасного складирования. Дезактивированный раствор направляют в бак-сборник (11) контрольного измерения удельной активности, сбрасывают в цеховую канализацию.