Способ цементирования отработанных радиоактивных масел


 


Владельцы патента RU 2437178:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" (RU)

Изобретение относится к области локализации жидких отходов и предназначено для использования для отверждения отработанных масел в различных отраслях промышленности. Способ цементирования отработанных масел заключается в получении цементного компаунда путем смешивания маслосодержащих отходов с цементным материалом. Отработанное масло в количестве около 20% от массы конечного компаунда предварительно связывают материалом-поглотителем. В качестве материала-поглотителя используется зола уноса ТЭС либо оксид магния, взятые в массовом соотношении «масло:поглотитель» от 0,5 до 0,7 и от 1 до 4. Отдельно готовят цементное тесто затворением водой или низкосолевыми жидкими радиоактивными отходами при раствороцеметном отношении от 0,3 до 0,6 см3/г сухой смеси, содержащей портландцемент, сорбционную и пластифицирующую добавки, выдерживают тесто некоторое время. Затем вводят в него смесь масла с поглотителем. Изобретение позволяет получить компаунд, удовлетворяющий нормативным требованиям по прочности на сжатие, морозостойкости, водостойкости, скорость выщелачивания масла составляет менее 1·10-3 г/(см2·сут), который характеризуется отсутствием маслоотделения и приемлемыми сроками схватывания (более 5 ч), а также высокой огне- и термостойкостью. 1 табл.

 

Изобретение относится к области локализации жидких отходов и может быть использовано для отверждения отработанных масел в различных отраслях промышленности, в том числе и в атомной энергетике, а также на радиохимических производствах.

Известен способ обработки масляных отходов [патент ФРГ №DЕ 2944484 А-1, МКИ A62D 3/00, С04В 29/00, заявл. 03.11.79, приор. 08.11.78 №43654 GB. Способ обработки масляных отходов. - Stablex AG], заключающийся в одновременном смешивании масляных отходов с твердым веществом, способным сорбировать масло, с токсичными жидкими отходами, кальцийсодержащим цементом и алюмосиликатом. В результате образуется суспензия, которая затвердевает в пригодный для хранения компаунд. В качестве твердого сорбента используют карбонат кальция, а в качестве алюмосиликата - золу уноса.

Недостатком данного способа является низкая прочность конечного компаунда. Масла препятствуют процессам гидратации минералов портландцемента, обволакивая зерна гидрофобной пленкой. При перемешивании одновременно всех компонентов происходит распределение масла во всем объеме цементного раствора. Это приводит к замедлению процессов твердения и получению компаунда с низкой прочностью (не более 15-40 кг/см2 на 28 сутки твердения), не соответствующей требованиям ГОСТ Р 51883-2002 «Отходы радиоактивные цементированные» (не менее 50 кг/см2).

Наиболее близким к заявляемому способу, выбранным в качестве прототипа является способ цементирования жидких радиоактивных отходов, содержащих минеральные масла и/или органические жидкости [патент РФ №2317605, опубликован 20.02.2008]. Способ заключается в предварительном интенсивном смешивании жидких радиоактивных отходов, содержащих минеральные масла и/или органические жидкости, в количестве 10-15% от массы конечного компаунда, 10-30% цементного материала, способного сорбировать масла и/или органические жидкости, и жидких радиоактивных отходов, представляющих собой водные солевые растворы, взятые при водоцементном отношении от 0,5 до 0,9 (для конечного компаунда). Полученную суспензию перемешивают с остальной массой цементного материала. В качестве цементного материала могут быть использованы портландцемент, бентонит, комплексная сухая добавка «Бизон», тонкомолотый портландцемент с удельной поверхностью не менее 6000 см2/г в смеси с бентонитом и полимерной добавкой класса полигексаметиленгуанидов, специальный цемент с композиционной добавкой «СПЦК». Перемешивание компонентов цементного раствора в две стадии, с приготовлением предварительной суспензии позволяет локализовать большую часть масел и органических жидкостей в малом количестве цементного материала. Подобный подход значительно снижает вероятность образования масляной и органической гидрофобной пленки вокруг всех частиц цементного материала при твердении, что способствует протеканию процессов гидратации минералов основной части цементного материала и повышению прочности конечного компаунда. Полученный компаунд характеризуется однородной структурой, содержит до 15% масла по массе и имеет прочность от 52 до 77 кг/см2.

Недостатком данного способа является невысокая степень наполнения компаунда маслами.

Технической задачей изобретения является разработка способа включения масел в цементный компаунд с повышенным наполнением при сохранении нормируемых характеристик компаунда на уровне требований ГОСТ Р 51883-2002 «Отходы радиоактивные цементированные».

Указанная задача решается тем, что отработанное масло предварительно смешивают с материалами, поглощающими и удерживающими его, а цементное тесто готовят отдельно и выдерживают в течение некоторого времени для прохождения первичных процессов гидратации минералов цементной смеси в отсутствие масла. После выдержки смесь масла с поглотителем и цементное тесто смешивают.

В качестве поглощающих материалов могут быть использованы оксид магния либо зола уноса ТЭС. Интервал оптимальных соотношений «масло:поглотитель» для указанных индивидуальных материалов составляет, г/г: для оксида магния - от 1 до 4; для золы уноса - от 0,5 до 0,7.

Сухая смесь для приготовления цементного теста состоит из портландцемента (от 80 до 95%), сорбционных (бентонит, клиноптилолит, вермикулит, каолин - от 5 до 15%) и пластифицирующих (от 0,2 до 5%) добавок. Затворение сухой смеси производится водой или низкосолевыми жидкими радиоактивными отходами при раствороцементном отношении от 0,3 до 0,6 см3/г.

Отличительным признаком предлагаемого способа является разделение процессов поглощения масла специально вводимым материалом и первичного формирования матрицеобразующего материала при взаимодействии вяжущего вещества с водой в ходе выдержки цементного теста. В качестве материала, поглощающего масло, могут быть использованы оксид магния либо зола уноса.

Заявляемый способ реализуется следующим образом. Отработанное масло смешивается с поглощающим материалом (оксидом магния либо золой уноса). В результате образуется устойчивая к расслаиванию пастообразная суспензия, способная сохранять свои свойства в течение длительного срока. Цементное тесто готовится отдельно путем смешивания сухой смеси, состоящей из портландцемента, сорбционных (бентонит, клиноптилолит, вермикулит, каолин) и пластифицирующих добавок, с водой или низкосолевыми жидкими радиоактивными отходами. Затем цементное тесто выдерживается в течение некоторого времени для прохождения первичных процессов гидратации минералов цементной смеси в отсутствие масла. После выдержки смесь масла с поглотителем и цементное тесто смешивают, в результате чего получают устойчивый к расслаиванию однородный цементный компаунд с содержанием масла до 20% по массе, который затаривается и направляется на хранение.

Преимуществом предлагаемого способа является то, что увеличение степени включения до 20% по массе осуществляется без существенного усложнения и удорожания процесса за счет первоначального разделения процессов поглощения масла специально вводимым материалом и первичного формирования матрицеобразующего материала с последующим смешиванием. При этом компаунд сохраняет нормируемые характеристики на уровне требований существующих стандартов.

Результаты опытов по отверждению отработанных масел представлены в таблице.

В проведенных экспериментах сухая матричная смесь содержала наряду с пластификатором 87,0-89,7% портландцемента марки 400 и 10% бентонита.

Как показывают результаты, представленные в таблице, степень наполнения компаундов маслом составляла около 20% по массе. При этом прочность образцов после 28 суток твердения составляет от 57 до 71 кг/см2, после испытаний на морозостойкость - от 54 до 85 кг/см2, после длительного пребывания в воде - от 53 до 126 кг/см2. Скорость выщелачивания масла равняется от 2,9·10-4 до 9,3·10-4 г/(см2·сут). Все полученные компаунды характеризуются отсутствием маслоотделения и приемлемыми сроками схватывания (более 5 ч).

Полученные компаунды характеризуются высокой термостойкостью. Выделение масла из компаундов наблюдается при температурах более 230°С. Нагрев компаунда до 300°С вызывает потерю массы не более 12-14%, при этом прочность возрастает в 1,5-6,5 раза, достигая значений от 110 до 220 кг/см2. Нагрев компаунда до 800°С вызывает потерю от 33 до 42% его массы, при этом материал сохраняет монолитность, а прочность образцов находится на уровне от 30 до 40 кг/см2. Испытания компаундов на огнестойкость показали, что после 5 мин контакта с открытым пламенем они не загораются.

Таким образом, цементный компаунд с отвержденным по заявляемому способу маслом соответствует нормативным и технологическим требованиям к цементированным радиоактивным отходам, отличается высокой термостойкостью и имеет степень наполнения по маслу около 20% по массе.

Возможность осуществления заявляемого технического решения подтверждается следующими примерами.

Пример 1. 55 г масла ВМ-1 смешали с 79,4 г золы уноса Аргаяшской ТЭЦ и получили нерасслаивающуюся суспензию пастообразной консистенции. Затем приготовили цементное тесто, смешав 89 г портландцемента, 10 г бентонита и 3,1 г пластификатора и затворив полученную смесь 36 мл воды (раствороцементное отношение составило 0,35 см3/г). Цементное тесто выдержали в течение 2 ч, а затем в него ввели смесь масла с поглотителем и тщательно перемешали. Полученный компаунд имел следующие характеристики: степень включения масла в компаунд - 20,2%, плотность - 1,51 г/см3, удельная прочность на сжатие после 28 суток твердения - 67 кг/см2, после 30 циклов замораживания-оттаивания - 62 кг/см2, после 90 суток пребывания в воде - 126 кг/см2, скорость выщелачивания масла - 2,9·10-4 г/(см2·сут). Маслоотделения из компаунда не наблюдалось, время схватывания составило более 5 ч.

Пример 2. 59,7 г масла ВМ-1 смешали с 17 г оксида магния и получили нерасслаивающуюся суспензию пастообразной консистенции. Затем приготовили цементное тесто, смешав 141 г портландцемента, 16 г бентонита и 4,8 г пластификатора и затворив полученную смесь 60 мл воды (раствороцементное отношение составило 0,37 см3/г). Цементное тесто выдержали в течение 2 ч, а затем в него ввели смесь масла с поглотителем и тщательно перемешали. Полученный компаунд имел следующие характеристики: степень включения масла в компаунд - 20,0%, плотность - 1,52 г/см3, удельная прочность на сжатие после 28 суток твердения - 71 кг/см2, после 30 циклов замораживания-оттаивания - 85 кг/см2, после 90 суток пребывания в воде - 79 кг/см2, скорость выщелачивания масла - 9,3·10-4 г/(см2·сут). Маслоотделения из компаунда не наблюдалось, время схватывания составило более 5 ч.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить степень включения отработанного масла в цементный компаунд по сравнению с прототипом с 15 до 20% по массе без существенного усложнения процесса с сохранением нормируемых характеристик компаунда на уровне требований существующих стандартов.

Способ цементирования отработанных масел, заключающийся в получении цементного компаунда путем смешивания маслосодержащих отходов с цементным материалом, отличающийся тем, что отработанное масло в количестве около 20% от массы конечного компаунда предварительно связывают материалом-поглотителем, в качестве которого используется зола уноса ТЭС либо оксид магния, взятые в массовом соотношении масло : поглотитель от 0,5 до 0,7 и от 1 до 4 соответственно, отдельно готовят цементное тесто затворением водой или низкосолевыми жидкими радиоактивными отходами при раствороцементном отношении от 0,3 до 0,6 см3/г сухой смеси, содержащей портландцемент, сорбционную и пластифицирующую добавки, выдерживают тесто некоторое время, а затем вводят в него смесь масла с поглотителем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к охране окружающей среды, касается создания изолирующих противофильтрационных барьеров и может быть использовано для предотвращения загрязнений природных вод радиоактивными и токсичными веществами в зонах размещения хранилища отходов.
Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности от радионуклида 137Cs и альфа-излучающих нуклидов. .

Изобретение относится к области атомной техники и технологии и касается вопросов переработки жидких радиоактивных отходов, способов перевода жидких радиоактивных отходов в твердое состояние.
Изобретение относится к области переработки и обезвреживания жидких радиоактивных отходов. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к переработке кубовых остатков жидких радиоактивных отходов ядерных установок, например отходов атомных электростанций.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды от радиоактивного загрязнения и может быть использовано в технологии обезвреживания жидких радиоактивных отходов (ЖРО).

Изобретение относится к области переработки радиоактивных отходов. .

Изобретение относится к области химического машиностроения, в частности к погружным насосным установкам, и может найти применение в химической, нефтехимической и других областях промышленности для перемешивания и перекачки растворов и суспензий, для их дозированной выдачи и определения плотности суспензий.

Изобретение относится к области переработки и обезвреживания жидких радиоактивных отходов. .
Изобретение относится к области локализации жидких радиоактивных отходов
Изобретение относится к атомной энергетике, к способам обращения с радиоактивными отходами, в частности к способам фиксации пульпы открытых бассейнов-хранилищ радиоактивных отходов путем засыпки грунтом. Способ включает рассечение бассейна разделительными дамбами, достигающими дна бассейна, на участки-полосы, рассечение полос между разделительными дамбами дополнительными поперечными дамбами на ячейки, которые засыпают грунтом последовательно. При этом поперечную дамбу сооружают путем насыпания грунта на лед до просадки льда на глубину, обеспечивающую зазор между дамбой и дном бассейна, через который ячейка по декантату сообщается с незасыпанной частью бассейна. Подо льдом оттесняют декантат из ячейки в акваторию бассейна через зазор между поперечной дамбой и дном бассейна путем насыпания части грунта, предназначенного для засыпки ячейки, на лед ячейки до просадки льда. После оттеснения декантата из ячейки осуществляют изоляцию ячейки от акватории бассейна путем наращивания поперечной дамбы до ее просадки до дна бассейна и засыпают изолированную ячейку остальным грунтом, а вытесненный при засыпке декантат откачивают. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к складированию радиоактивных отходов. Способ включает выемку котлована, устройство защитного экрана по его бортам и днищу, послойную укладку отходов с уплотнением, перекрытие каждого слоя отходов разделительным изолирующим слоем. При этом защитный экран по бортам и днищу котлована выполняют из цементогрунтового раствора и полимерной пленки, разделительные изолирующие слои выполняют также из цементогрунтового раствора. Цементогрунтовые растворы, применяемые для возведения защитного экрана и разделительных изолирующих слоев, содержат в качестве наполнителя природный минеральный сорбент цеолит. После укладки верхнего разделительного изолирующего слоя производят рекультивацию поверхности подвергшегося закладке котлована. Техническим результатом способа является исключение возможности миграции токсикантов и радионуклидов в грунты, подземные воды и атмосферу из зоны захоронения. 1 ил.

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано в технологии переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) радиохимических производств. Способ очистки от 60Со технологических растворов радиохимического производства, относящихся к средне- и низкоактивным отходам, осуществляется путем предварительной гетерогенной каталитической деструкции органических компонентов, содержащихся в технологических растворах (ЖРО) радиохимических производств, на твердофазном катализаторе с последующим выделением 60Со из растворов путем его соосаждения с осадками комплексных цианидов и гидроксидов переходных металлов (Со, Ni, Zn) и заключительной ионообменной очисткой фильтрата на катионообменной смоле (типа Lewatit MonoPlus TP 207). Техническим результатом является снижение остаточной удельной активности растворов CAO и НАО по 137Cs и 60Со до уровня <0,9 Бк/л, что позволяет изменить класс отходов на нерадиоактивные отходы (растворы). 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 6 табл., 3 пр.
Наверх