Способ локализации отходов остекловыванием в металлических контейнерах


 


Владельцы патента RU 2523844:

КОММИССАРИАТ А Л'ЭНЕРЖИ АТОМИК Э ОЗ ЭНЕРЖИ АЛЬТЕРНАТИВ (FR)

Изобретение относится к области переработки отходов. Способ локализации отходов предусматривает помещение отходов и остекловывающей добавки в металлический контейнер, плавление отходов с остекловывающей добавкой для получения расплавленного стекла и охлаждение расплавленного стекла. Указанные отходы содержат по меньшей мере одно подлежащее локализации остекловыванием химическое соединение. При этом в металлический контейнер дополнительно вводят по меньшей мере одно окисляющее вещество. Концентрация окисляющего вещества в расчете на оксид в расплавленном стекле составляет от 0,1 до 20% по массе, предпочтительно от 4 до 20% по массе, более предпочтительно от 5 до 15% по массе и наиболее предпочтительно от 10 до 13% по массе от массы расплавленного стекла. Остекловывающая добавка включает по меньшей мере один оксид, выбранный из SiO2 (диоксид кремния), В2О3 (оксид бора), Al2O3 (оксид алюминия), Na2O (оксид натрия), Fe2O3, CaO, Li2O, ZnO, ZrO2. Изобретение позволяет простым способом локализировать нежелательные химические соединения, такие как кадмий, в отходах, полностью исключить или ограничить выделение летучих продуктов реакции в восстановленной форме и сопутствующие этому явления дегазации и вспенивания, по возможности ограничить коррозию металлического сосуда и тем самым сохранить его целостность. 23 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу локализации отходов остекловыванием в металлическом контейнере.

Более конкретно способ по изобретению представляет собой усовершенствование способов локализации отходов остекловыванием, в которых горячий металлический контейнер применяют в качестве плавильного сосуда.

Таким образом, область техники по изобретению можно определить в общем как область обработки отходов или сточных вод локализацией, изолированием или иммобилизацией.

В частности, областью техники по изобретению является локализация отходов остекловыванием и, более конкретно, остекловыванием в горячем металлическом контейнере.

Эти отходы могут быть твердыми или жидкими, например, в форме растворов.

Речь может идти о ядерных отходах, а также о любых промышленных или бытовых отходах, содержащих минеральные продукты реакции, и, более конкретно, загрязняющие металлы и/или ионы загрязняющих металлов.

В числе таких отходов можно, например, перечислить твердые остатки от сжигания бытовых отходов, более конкретно, остатки в виде топочной золы, зольной пыли и осадка с фильтра, образовавшегося при нейтрализации и очистке выходящих газов мусоросжигательных заводов.

В способах остекловывания с применением горячего металлического контейнера отходы и добавки для остекловывания помещают в металлический контейнер, который нагревают до высокой температуры, для осуществления реакции разложения отходов, чтобы содержащиеся в отходах минеральные вещества, такие как химически токсичные элементы или радиоактивные продукты реакций, оказались включенными в стекловидный каркас.

В зависимости от применяемого способа остекловывания, после того как металлический контейнер был заполнен расплавленным стеклом: если стекло залили в контейнер, в котором оно охлаждается, этот способ называют способом "горячего плавильного сосуда", если металлический контейнер извлекают из печи для последующего охлаждения и использования в качестве контейнера для конечного стекла, этот способ называют способом "плавления в контейнере". Настоящее описание относится к способу последнего типа.

Известный уровень техники

Виды стекла для локализации, которые в настоящее время производятся промышленным способом, такие как стекло для локализации ядерных отходов или остатков сжигания бытовых отходов, являются результатом исследований состава, которые оптимизируют их композицию и даже температуру их изготовления, если эта температура не была ограничена способом производства или композицией стекла.

Такая оптимизация композиции и температуры нацелена на получение состава стекла, который позволяет одновременно:

- уменьшить объем отходов после их локализации,

- быть совместимым с промышленными способами, более конкретно со способами, существующими в настоящее время,

- улучшить удерживающие свойства конечного стекловидного каркаса (химическую устойчивость, устойчивость к радиации, устойчивость к выщелачиванию и тому подобное) с целью его хранения.

Таким образом, существующие способы остекловывания ядерных отходов, таких как продукты распада, обычно включают две стадии: испарение-кальцинацию растворов продуктов распада для получения кальцинированного материала с последующим остекловыванием образовавшегося кальцинированного материала. Например, стадию испарения-кальцинации можно выполнять во вращающейся трубе, нагреваемой в электропечи сопротивления. Этот способ известен специалистам в данной области.

Затем к кальцинированному материалу добавляют стеклообразующее вещество, добавку для остекловывания, например, в форме стекловидной фритты, для получения стекла для локализации. Например, на заводе в La Hague таким стеклом является боросиликатное стекло, в основном состоящее примерно на 80% из SiO2 (диоксида кремния), В2О3 (оксида бора), Al2O3 (оксида алюминия) и Na2O (оксида натрия).

В существующих способах остекловывания, подобных тому, какой был описан выше для локализации ядерных отходов, роль добавки для остекловывания, такой как стекловидная фритта, состоит только во внесении элементов, которые после смешивания с отходами позволяют обеспечить локализацию отходов в стекле, обладающем требуемыми свойствами, некоторые из которых были перечислены выше.

В случае остекловывания отходов в горячем металлическом контейнере имеет место очень сильное взаимодействие между плавящимся стеклом и металлическим контейнером.

Меры, предпринимаемые до настоящего времени для ограничения химического взаимодействия со стекломассой, коррозии металлического контейнера и утраты его целостности, предусматривают сочетание нескольких действий, более конкретно, ограничение температуры стекломассы, очень короткое время пребывания стекломассы в горячем металлическом контейнере и применение специальных сталей для обеспечения хорошей устойчивости к коррозии.

Предпринимаемые меры, основная цель которых - предотвратить коррозию нагретого металлического контейнера и сохранить целостность этого контейнера, эффективны частично. Их недостаток заключается в том, что они требуют использования дорогих металлических материалов для плавильных контейнеров, что негативно влияет на общую стоимость способа, и ограничивают продолжительность и температуру производства стекла, что сокращает диапазон стекол, которые могут быть изготовлены, и диапазон отходов, которые могут быть обработаны.

Более того, при производстве стекла в горячих металлических контейнерах в некоторых конфигурациях способа остекловывания могут иметь место неожиданные и масштабные явления выделения летучих веществ, дегазации и вспенивания, происхождение которых до настоящего времени не было выяснено и которые крайне отрицательно сказываются на бесперебойном ходе способа остекловывания, в частности остекловывания радиоактивных ядерных отходов.

Под дегазацией обычно подразумевают выход химических элементов из стекломассы в форме газа.

Под вспениванием обычно подразумевают скопление пузырьков на поверхности расплавленной стекломассы.

Вспенивание может привести к переливанию расплавленного стекла через край плавильного контейнера.

Вспенивание является возможным последствием явления дегазации в стекломассе.

До настоящего времени не было найдено никакого решения этих проблем выделения летучих веществ, дегазации и вспенивания.

Кроме того, в способах остекловывания отходов в горячих металлических контейнерах зачастую наблюдают образование металлических продуктов реакции или сернистых соединений, которые диспергируются или выпадают в осадок в стекле и присутствие которых является помехой.

Наконец, иногда бывает затруднительно локализовать некоторые элементы, например Cd.

Принимая во внимание вышесказанное, существует потребность в способе локализации отходов остекловыванием в нагретом металлическом контейнере, при котором явления выделения летучих веществ, дегазации и вспенивания исключаются или по меньшей мере ограничиваются.

Кроме того, существует потребность в способе, который также мог бы в известных случаях позволить ограничить коррозию металлического контейнера и исключить образование металлических продуктов реакции или сернистых соединений, диспергированных или выпадающих в осадок в стекле.

Существует также потребность в способе, который сохраняет целостность металлического контейнера и обеспечивает отличную локализацию всех элементов, даже таких элементов, как Cd или любой другой металлический продукт реакции, восстановленная форма которого является летучей (например, Zn).

Существует также потребность в таком способе локализации отходов остекловыванием в нагретом металлическом контейнере, который является простым, надежным, имеющим невысокие производственные затраты и применяющим легко доступные недорогие материалы.

Цель настоящего изобретения заключается в создании способа локализации отходов остекловыванием в нагретом металлическом контейнере, отвечающего этим потребностям.

Цель настоящего изобретения также заключается в создании способа локализации отходов остекловыванием в нагретом металлическом контейнере, который лишен неудобств, изъянов, ограничений и недостатков способов локализации отходов остекловыванием в нагретом металлическом контейнере предшествующего уровня техники, более конкретно недостатков, относящихся к выделению летучих веществ, дегазации и вспениванию, и который решает проблемы способов предшествующего уровня техники.

Короче говоря, цель настоящего изобретения заключается в решении проблем, свойственных применению металлического контейнера в процессе "плавления в контейнере", более конкретно проблем коррозии и вспенивания в связи с выделением летучих веществ из продуктов реакции в стекломассе, восстановленных плавильным контейнером.

Сущность изобретения

Эта и другие цели изобретения были достигнуты способом локализации отходов, содержащих по меньшей мере одно химическое соединение, подлежащее локализации остекловыванием в нагретом металлическом контейнере, в котором отходы и остекловывающую добавку помещают в металлический контейнер, плавят отходы и остекловывающую добавку для получения расплавленного стекла и расплавленное стекло охлаждают, причем в металлический контейнер дополнительно вводят по меньшей мере одно окисляющее вещество, и концентрация окисляющих(его) веществ(а), выраженная в количестве оксида(ов) в расплавленном стекле, составляет от 0,1 до 20% по массе, предпочтительно от 4 до 20% по массе, более предпочтительно от 5 до 15% по массе и наиболее предпочтительно от 10 до 13% по массе от массы расплавленного стекла.

Изобретатели выявили не известную до настоящего времени причину проблем выделения летучих веществ и вспенивания в нагретом металлическом контейнере и предложили решение этих проблем введением окисляющего вещества в металлический контейнер в дополнение к отходам и остекловывающей добавке.

Изобретатели показали, что явления дегазации и вспенивания обусловлены восстановлением некоторых продуктов реакции, присутствующих в расплавленной стекломассе, под действием металлического контейнера, при этом такое восстановление приводит к образованию летучих восстановленных форм при рабочей температуре процесса.

Более конкретно, составы стекла основаны на оксидах и зачастую являются составами силикатного или боросиликатного типа. В числе элементов, входящих в состав стекла для отходов, много таких, которые могут существовать в разных степенях окисления, в частности Fe3+/2+/0, Zn2+/Zn0, Cd2+/Cd, Cr6+/Cr3+/Cr2+/Cr0, S6+/4+/-2, Ni2+/0, Mn3+/2+/0, Mo6+/5+/4+/3+/0, Cs+/Cs0…. Источником этих элементов служат в основном отходы, но они также могут быть включены в состав стекла через остекловывающую добавку, если это представляет интерес. Изобретатели отметили, что контейнер может играть роль сильного восстановителя стекломассы и поливалентных элементов, которые в ней содержатся. Металлические элементы металлического контейнера, наоборот, окисляются и диффундируют в стекло. Явления восстановления изменяются в зависимости от времени пребывания при высокой температуре, ее величины, композиции стекла и природы металлов, использованных для металлических контейнеров.

Так, изобретатели заметили, что через несколько часов работы при температуре процесса (1100°С) в оксидных стеклах может быть достигнуто очень низкое парциальное давление кислорода порядка 10-9 атмосферы. В этих условиях многие элементы, имеющие несколько валентных состояний, могут восстановиться и образовать летучие продукты реакции.

Иначе говоря, дегазация и вспенивание являются следствием выделения в летучем виде из расплавленной стекломассы некоторых продуктов реакции, у которых восстановленная форма является летучей при рабочей температуре процесса, например, приблизительно при 1100°С. В частности, это относится к кадмию или цинку, температуры кипения металлических форм которых составляют 767°С и 907°С, соответственно, и к другим продуктам реакций, таким как цезий.

Таким образом, изобретатели сумели показать, что такое выделение летучих веществ может иметь два основных отрицательных последствия, а именно:

- как было указано, оно может вызывать упомянутые выше явления дегазации и вспенивания, которые крайне отрицательно сказываются на бесперебойном ходе способа остекловывания;

- оно препятствует локализации элементов, таких как кадмий, в подлежащих иммобилизации отходах.

Ничто ранее не наводило на мысль о том, что проблемы дегазации и вспенивания могут быть обусловлены непредусмотренным восстановлением некоторых продуктов реакции в расплавленной стекломассе или в расплавленном стекле, находящемся в контейнере.

Следовательно, ничто не наводило на мысль о том, что проблемы дегазации и вспенивания можно решить введением окисляющих веществ в нагретый металлический контейнер, иными словами, в расплавленную стекломассу или в расплавленное стекло, находящееся в металлическом контейнере.

Без привязки к какой-либо теории, введение окисляющего вещества в нагретый металлический контейнер может количественно противодействовать реакциям восстановления элементов, таких как поливалентные элементы стекла с металлическим контейнером.

Вследствие этого, благодаря введению окисляющих веществ в нагретый металлический контейнер способ по изобретению неожиданно позволяет:

- полностью исключить или ограничить выделение летучих продуктов реакции, присутствующих в восстановленной форме, в летучем виде;

- полностью исключить или ограничить явления дегазации и вспенивания, связанные с выделением этих продуктов реакции в летучем виде.

Кроме того, неожиданно было выявлено, что введение окисляющих веществ в контейнер позволяет также:

- полностью исключить или ограничить образование металлических продуктов реакции или сернистых соединений, диспергирующихся или выпадающих в осадок в конечном стекле;

- по возможности ограничить коррозию плавильного сосуда подбором соответствующего окисляющего вещества, такого как Fe2O3, при этом такое ограничение коррозии плавильного сосуда происходит одновременно с ограничением восстановления стекломассы металлическим контейнером;

- сохранить целостность металлического контейнера;

- использовать менее дорогие металлические материалы для плавильных сосудов за счет менее выраженной коррозии, вызываемой стекломассой;

- проводить производство стекла в течение более длительного времени, не допуская неисправимого восстановления расплавленного стекла, что позволяет предусмотреть способы с более продолжительными стадиями выдержки, более конкретно, от нескольких минут (например, 2, 3, 5, 10 минут) до нескольких десятков часов (например, 20, 30, 40, 50, 100 часов) при высокой температуре (например, порядка 1100°С);

- проводить локализацию продуктов реакций, таких как Cd, что до настоящего времени было проблематичным.

Документ FR-A-2888576 описывает уменьшение явлений вспенивания в расплавленном стекле, используемом для остекловывания продуктов распада, применением восстанавливающей фритты в качестве остекловывающей добавки, но способ, раскрываемый в этом документе, не является способом остекловывания в нагретом металлическом контейнере в смысле настоящего изобретения.

Идеи упомянутого документа ни в коей мере нельзя переносить на остекловывание в нагретом металлическом контейнере. Причина вспенивания, о которой идет речь в этом документе, коренным образом отличается от причины вспенивания, выявленной изобретателями при остекловывании в металлическом контейнере, более конкретно, заключающийся в отделении кислорода в форме пузырьков в связи с избыточно окислительной средой.

Иными словами, этот документ конкретно не касается ни остекловывания в металлическом контейнере, ни проблем, характерных для этого способа в металлическом контейнере, в частности, коррозии и вспенивания в связи с выделением из стекломассы в летучем виде продуктов реакции, которые восстанавливаются плавильным сосудом. В нем не упоминается и не предлагается никаких решений для разрешения этих проблем.

Предпочтительно, окисляющее(ие) вещество(а) может(гут) быть выбрано(ы) из числа поливалентных окисляющих веществ.

Так, предпочтительно, окисляющее(ие) вещество(а) выбрано(ы) из числа поливалентных окисляющих продуктов реакций (с высокой степенью окисления) железа, хрома, ванадия, сурьмы, титана, мышьяка, церия, марганца, рутения и их смесей.

Предпочтительно, окисляющее(ие) вещество(а) может(гут) быть выбрано(ы) из числа: Fe3+, Ce4+, Mn4+, Sb5+, As5+, V5+, Ru4+ и их смесей.

Предпочтительно, окисляющее(ие) вещество(а), такое(ие) как поливалентные окисляющие продукты реакции, может(гут) быть в форме их оксидов или предшественников этих оксидов.

Предпочтительно, это по меньшей мере одно окисляющее вещество является веществом, которое обладает влиянием, ограничивающим коррозию металлического контейнера, например Fe2O3.

Концентрация окисляющих(его) веществ(а), выраженная в расчете на содержание оксида(ов) в расплавленном стекле обычно может составлять от 0,1 до 20% по массе, предпочтительно от 4 до 20% по массе, более предпочтительно от 5 до 15% по массе и наиболее предпочтительно от 10 до 13% по массе от массы расплавленного стекла.

Более конкретно, эта концентрация зависит от природы окисляющего вещества. Так, концентрация окисляющего вещества (концентрация дана для индивидуального окисляющего вещества) может составлять соответственно от 0,1% до 1% по массе для Cr3+, в расчете на Cr2O3; от 1 до 15% по массе для V5+, в расчете на V2O5; от 0,5 до 7 или 8% по массе для Sb5+, в расчете на Sb2O5; от 1 до 15% по массе для Ti4+, в расчете на TiO2; от 0,5 до 7 или 8% по массе для As5+, в расчете на As2O5; от 0,5 до 10% по массе для Се4+, в расчете на CeO2; от 0,1 до 2% по массе для Mn4+, в расчете на MnO2; и от 1 до 20%, предпочтительно от 1 до 15%, более предпочтительно от 3 до 13%, более предпочтительно от 4 или 5 до 13% или еще лучше от 10 до 13% по массе и наиболее предпочтительно от 12 до 13% по массе, например, 12,6% по массе для Fe3+, в расчете на Fe2O3.

Это по меньшей мере одно окисляющее вещество может быть введено в форме порошка, состоящего предпочтительно из смеси порошков оксидов, и/или окисляющее вещество может быть введено в форме стекла, содержащего этот элемент, например, окисляющее вещество в форме стекловидной фритты, стеклянных шариков или кусочков стекла.

Это по меньшей мере одно окисляющее вещество может быть смешано с отходами до их введения в металлический контейнер.

Окисляющее вещество можно смешать или химически включить в состав остекловывающей добавки до их введения в металлический контейнер.

Окисляющее вещество можно ввести непосредственно в металлический контейнер отдельно от отходов и остекловывающей добавки.

Можно объединять два или несколько способов введения окисляющего вещества.

Окисляющее вещество можно вводить в металлический контейнер непрерывно или окисляющее вещество можно вводить в металлический контейнер частями.

Металлический контейнер может быть изготовлен из сплава на основе железа, такого как сталь, например, нержавеющая сталь, или сплава на основе никеля, такого как инконель.

Остекловывающая добавка может быть в форме смеси порошков оксидов, или она может быть в форме стекла, например, стекловидной фритты, стеклянных шариков или кусочков стекла.

Остекловывающая добавка может включать оксиды, выбранные из числа следующих оксидов: SiO2 (диоксид кремния), B2O3 (оксид бора), Al2O3 (оксид алюминия), Na2O (оксид натрия), Fe2O3, CaO, Li2O, ZnO, ZrO2 и тому подобных.

Предпочтительно, остекловывающая добавка может быть боросиликатным стеклом или силикатным стеклом.

Химический(ие) элемент(ы), подлежащий(ие) локализации, может(гут) быть выбран(ы) из числа следующих химических элементов: Al, As, В, Ва, Са, Се, Cd, Cr, Cs, F, Fe, Gd, Hg, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Nd, P, Pb, S, Sb, Tc, Ti, V, Zn, Zr, актиноидов, таких как Pu, платиноидов, изотопов, в частности их радиоактивных изотопов, и их смесей.

Отходы, обрабатываемые способом по изобретению, могут быть твердыми или жидкими.

Такими отходами могут быть, более конкретно, твердые или жидкие ядерные отходы.

В частности, ядерными отходами могут быть жидкие радиоактивные отходы, такие как радиоактивный раствор.

Ядерными отходами может быть кальцинированный материал жидких радиоактивных отходов, более конкретно, отходов средней активности.

Отходы могут также быть отходами от сжигания радиоактивных отходов или бытовых отходов.

Расплавленное стекло можно заливать в контейнер и охлаждать в нем, или расплавленное стекло можно охлаждать в металлическом контейнере, в котором его готовили.

Изобретение будет более подробно описано ниже для пояснительных и неограничивающих целей со ссылкой на приложенную фигуру.

Краткое описание чертежей

На единственной фигуре представлена схема поперечного разреза вертикальной плоскости устройства для реализации способа по изобретению.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан металлический контейнер или сосуд (1) для реализации способа по изобретению.

Этот контейнер обычно имеет форму прямого вертикального цилиндра с круглым поперечным сечением, открытого в своей верхней части и состоящего из боковой стенки (2) и основания (3).

Диаметр этого контейнера обычно составляет от 100 мм до 1000 мм, высота составляет от 100 мм до 1100 мм, и его объем может составлять от 1 до 250 л.

Этот контейнер является металлическим контейнером, это означает, что его стенка и основание обычно изготовлены из металла или металлического сплава, такого как сплав на основе железа, например, нержавеющей стали, или сплава на основе никеля, такого как инконель.

Этот металл или сплав в зависимости от ситуации может иметь покрытие.

Одно из преимуществ способа по изобретению заключается в том, что он позволяет использовать обычные металлы и сплавы, не обладающие какой бы то ни было особенной устойчивостью к коррозии, которые дешевле коррозионностойких металлов и сплавов. Например, можно использовать нержавеющие стали марок 309, 310 или 314, тогда как другие способы по предшествующему уровню техники без добавления окисляющих веществ в расплавленное стекло обычно требуют использования металлов и сплавов с высокой устойчивостью к коррозии, таких как катаные сплавы на основе никеля, такие как инконели, например, типа 600 или 601…, и специальных сталей, таких как стали "ODS" с дисперсными оксидами.

Очевидно, что металлы и сплавы с высокой устойчивостью к коррозии можно также использовать в изобретении.

Нагревание металлического контейнера обычно проводят при размещении контейнера в индукционной электропечи (4), работающей на токах средней частоты, например, в индукционной печи с генератором 200 кВт, работающей на токах с частотой 4 кГц. При этом стекло внутри металлического контейнера расплавляется за счет кондуктивного теплообмена при соприкосновении с металлической стенкой.

Контейнер можно также нагревать в электрической печи сопротивления.

Нагрев проводят до расплавления, иными словами, он должен быть достаточным для получения ванны расплава или расплавленного стекла. Температура ванны расплава должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить полное плавление остекловывающей добавки и окисляющего вещества и обволакивание предназначенных для локализации отходов. Эта температура зависит от остекловывающей добавки, окисляющего вещества и предназначенных для локализации отходов.

Если остекловывающая добавка является фриттой боросиликатного стекла, нагревание смеси стекловидной фритты, окисляющего вещества и отходов обычно может проводиться до температуры 900-1300°С, более конкретно до 1100°С или 1200°С.

Остекловывающую добавку вводят в металлический контейнер через канал (5), соединенный с верхней частью металлического контейнера.

Эту остекловывающую добавку (6) обычно выбирают из числа смесей порошков оксидов, и предпочтительно из числа стекол, а также из числа стеклообразующих компонентов, таких как карбонаты, нитраты, оксиды, бориды, нитриды, карбиды, металлы, сульфаты, сульфиды, гидрооксиды и тому подобных и их смесей.

При применении стекла оно может находиться в разных формах: например, оно может быть в виде хлопьев, иначе называемых «стекловидной фриттой», шариков или даже кусочков стекла.

Предпочтительно, остекловывающая добавка, например, стекловидная фритта или ее стеклообразующие компоненты могут находиться в физико-химической форме, подобной тем, которые обычно применяют для введения локализующего стекла в одном из способов локализации отходов остекловыванием, известном в предшествующем уровне техники.

Очевидно, что ее композиция зависит от цели, поставленной при реализации способа остекловывания по изобретению, и, более конкретно, от материала, продуктов реакций и элементов, предназначенных для локализации.

Применяемая остекловывающая добавка, например стекловидная фритта, может, более конкретно, включать следующие оксиды: SiO2 (диоксид кремния), В2О3 (оксид бора), Al2O3 (оксид алюминия), Na2O (оксид натрия), Fe2O3, CaO, Li2O, ZnO, ZrO2 и тому подобные.

Более конкретно, остекловывающая добавка может быть боросиликатным стеклом или силикатным стеклом.

Например, если остекловывающая добавка, такая как стекловидная фритта, предназначена для локализации материала, такого как отходы, содержащие радионуклиды, и/или металлоиды, и/или металлы, остекловывающая добавка, такая как стекловидная фритта, предпочтительно является силикатным стеклом. Более конкретно, она может быть стеклом, например, в форме стекловидной фритты, включающей главным образом около 80% SiO2 (диоксида кремния), В2О3 (оксида бора), Al2O3 (оксида алюминия) и Na2O (оксида натрия). В частности, это может быть стекловидная фритта, включающая от 20 до 80% или от 20 до 75% по массе SiO2; от 0 до 40% или от 0 до 25% по массе B2O3; от 0 до 20% Fe2O3; 01 0 до 25% по массе Na2O; от 0 до 25% или от 0 до 20% по массе Al2O3; от 0 до 20% или от 0 до 15% по массе СаО; от 0 до 20% или от 0 до 10% по массе Li2O; от 0 до 20% по массе ZnO; и от 0 до 20% или от 0 до 15% по массе ZrO2.

В качестве боросиликатного стекла можно привести, например, так называемое стекло «R7T7», которое очень часто применяется для остекловывания продуктов распада и композиция которого известна.

Очевидно, что в изобретении можно применять другие остекловывающие добавки, известные специалистам в этой области и подходящие для локализации конкретных отходов.

По изобретению отходы (7), содержащие химический(ие) элемент(ы), предназначенный(ые) для локализации, помещают в металлический контейнер (1). Как показано на фиг.1, эти отходы вводят в металлический контейнер через тот же канал (5), но их можно вводить через другой отдельный канал. Более того, отходы и остекловывающую добавку можно вводить одновременно или последовательно.

Элемент(ы), подлежащий(ие) локализации, конкретно не ограничен(ы) и может(гут) быть выбран(ы) из числа следующих химических элементов: Al, As, В, Ва, Са, Се, Cd, Co, Cr, Cs, F, Fe, Gd, Hg, La, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Nd, P, Pb, S, Sb, Те, Те, Ti, V, Zn, Zr, актиноиды, такие как Pu, платиноиды, изотопы упомянутых химических элементов, в частности, их радиоактивные изотопы, и их смеси.

Эти отходы могут быть в твердой или жидкой форме, например, в форме раствора.

Способ по изобретению применим, в частности, для твердых или жидких ядерных отходов.

Более конкретно, эти ядерные отходы могут быть в форме жидких радиоактивных отходов, более конкретно, жидких радиоактивных отходов средней активности, например, водных растворов.

Эти жидкие радиоактивные отходы могут быть нитратными водными отходами, содержащими нитраты металлов или металлоидов.

Если ядерные отходы являются твердыми отходами, они могут представлять собой кальцинированный материал жидких радиоактивных отходов, более конкретно, отходов средней активности. Стадию кальцинирования обычно проводят во вращающейся трубе, нагреваемой в электропечи, например, до 400°С. Твердый кальцинированный материал измельчают поворотным бруском, размещенным внутри вращающейся трубы, нагреваемой до требуемой температуры. Можно добавить разбавляющую или кальцинирующую добавку.

Отходами, обрабатываемыми способом по изобретению, могут быть также отходы сжигания бытовых или радиоактивных отходов.

По изобретению в металлический контейнер вводят по меньшей мере одно окисляющее вещество дополнительно к отходам и остекловывающей добавке.

Окисляющее вещество может быть выбрано из числа нитратов или сульфатов, связанных с катионом, который сам может обладать окисляющим действием или может не обладать таким действием.

Например, в случае нитрата железа трудно определить, является ли окислитель оксидом железа, образовавшимся в результате разложения нитрата, или собственно нитратом железа. При разложении нитрата железа образуется оксид железа и NOx, и, видимо, имеет место синергизм между этими двумя соединениями, который усиливает их соответствующие действия, более конкретно, их окисляющие действия, что увеличивает преимущество этого соединения.

С другой стороны, в случае нитрата алюминия, наоборот, роль окислителя играет только нитратный анион.

Нитраты или сульфаты при нагреве окисляют стекломассу, расплавленное стекло и позволяют ему противодействовать реакциям восстановления поливалентных элементов расплавленного стекла металлическим контейнером.

Предпочтительно окисляющее(ие) вещество(а) выбирают из числа поливалентных окисляющих элементов.

Таким образом, это или эти окисляющее(ие) вещество(а) может(гут) быть выбраны из числа поливалентных окисляющих веществ железа, хрома, ванадия, сурьмы, титана, мышьяка, церия, марганца, рутения и их смесей.

Под поливалентным окисляющим веществом обычно понимают поливалентный элемент с высокой степенью окисления, более конкретно, обычно превышающей или равной 2, возможно достигающей 6, например, равной 2, 3, 4, 5 или 6. В окислительно-восстановительной паре одного элемента в способе по изобретению применяют поливалентный оксид с наивысшей степенью окисления, например в окислительно-восстановительной паре Fe(III)/Fe(II), это будет Fe(III).

Предпочтительно, окисляющее(ие) вещество(а) выбирают из числа: Fe3+, Ce4+, Mn4+, V5+, Sb5+, As5+, Ru4+ и их смесей.

Окисляющее(ие) вещество(а), такое(ие) как упомянутые выше поливалентные окисляющие вещества, можно добавлять, например, в форме оксидов или предшественников этих оксидов, таких как нитраты или сульфаты. Нитраты или сульфаты выполняют окислительную роль, но при этом сложно определить, является ли окислительная роль нитрата выше, чем окислительная роль оксида.

Предпочтительно, вводить окисляющие вещества в форме оксидов (или предшественников этих оксидов), более конкретно, оксидов элементов, взятых в более высокой степени окисления, например, Fe3+, Се4+, Mn4+ или V5+, поскольку после введения в плавильный сосуд эти оксиды или их предшественники соединяются со стеклом, и между ними и стеклом происходят реакции окисления, которые противодействуют реакциям восстановления, вызываемым металлическими элементами контейнера. В отличие от окислителей, введенных в форме нитратов или сульфатов, окисляющие вещества, введенные в форме оксидов, не вызывают дегазации, которая требует принятия мер при очистке газов.

И наконец, окисляющее вещество можно также выбрать из числа окисляющих веществ, которые не входят в композицию конечного стекла, поскольку они полностью исчезают при температуре плавления расплавленного стекла при изготовлении стекла или при локализации. Например, этими веществами являются азотная кислота и тому подобное.

Предпочтительно, окисляющее вещество по изобретению является веществом, оказывающим действие, ограничивающее коррозию металлического контейнера, таким как Fe2O3.

Совершенно удивительным и неожиданным образом оказалось, что некоторые окисляющие вещества могут оказывать действие, ограничивающее или даже ликвидирующее коррозию контейнера. Это действие, ограничивающее коррозию контейнера благодаря окисляющему веществу и, в частности, благодаря некоторым конкретным окисляющим веществам, было выявлено изобретателями, хотя ничто не наводило на мысль о таком действии.

В этом конкретном предпочтительном воплощении способ по изобретению не только предупреждает явления дегазации и вспенивания, но также препятствует коррозии нагретого контейнера.

Окисляющее вещество можно вводить в металлический контейнер в любой подходящей форме.

Так, более конкретно, если окисляющее вещество является оксидом, его можно вводить в форме порошка, например, порошка, состоящего из смеси оксидов.

Окисляющее вещество можно также вводить в форме стекла и, более конкретно, стекловидной фритты.

Окисляющее вещество можно смешивать с отходами до их введения в металлический контейнер, и/или окисляющее вещество можно смешивать с остекловывающими добавками до их введения в металлический контейнер , и/или окисляющее вещество можно вводить непосредственно в металлический контейнер, отдельно от отходов и остекловывающих добавок.

Например, окисляющее вещество, если оно является оксидом или предшественником оксида, до его введения в контейнер может быть химически включено в состав остекловывающей добавки, имеющей форму стекла, более конкретно, стекловидной фритты.

Иными словами, поскольку остекловывающие добавки вводят в форме стекла, более конкретно, стеклянных хлопьев, окисляющее(ие) вещество(а) может(гут) быть включено(ы) в это добавляемое стекло с целью придания ему окислительных свойств.

Окисляющее вещество можно вводить в металлический контейнер непрерывно, или окисляющее вещество можно вводить в металлический контейнер частями. Аналогично можно вводить остекловывающие добавки и отходы. Введение окисляющего вещества, отходов и остекловывающих добавок может проводиться за один раз или за несколько раз.

Природу окисляющих веществ, таких как поливалентные окисляющие элементы, и их содержание определяют в зависимости от:

- состава отходов;

- продуктов химических реакций, подлежащих локализации;

- способности состава стекла включать окисляющие продукты реакции;

- способа добавления, введения остекловывающих добавок (стекловидная фритта, смесь порошков и тому подобное);

- степени окисления, при которой желательно сохранять расплавленное стекло;

- масштаба реакций восстановления между металлическим сосудом и стекломассой, которым надо противодействовать, который в свою очередь зависит от природы металлического контейнера, времени пребывания стекла при высокой температуре в металлическом контейнере, температуры, до которой была нагрета масса для остекловывания во время ее получения, и композиции стекла;

- их влияния на коррозию плавильного сосуда.

Имеется возможность эмпирическим путем определить для каждого типа отходов природу и количество окисляющего вещества, которое должно быть использовано.

Выше были приведены предпочтительные диапазоны концентраций для окисляющих(его) веществ(а) и для некоторых конкретных окисляющих веществ.

Отходы, окисляющее вещество и остекловывающую добавку можно вводить в металлический контейнер последовательно в любом порядке; их можно вводить в одной и той же точке (например, через канал 5) или в разных точках; и два из них или все три компонента можно вводить одновременно в реактор через один и тот же канал или через разные каналы.

Выше уже было указано, что одним из преимуществ способа по изобретению, в связи с тем, что он позволяет не допустить явлений восстановления и коррозии контейнера, является то, что он дает возможность изготавливать стекло в течение более продолжительного времени с длительными периодами ожидания при высокой температуре.

Таким образом, общая продолжительность способа по изобретению может составлять, например, от 20 до 120 часов с выдержкой при высокой температуре, например, от 900 до 1200°С, в течение от нескольких минут (например, 2, 5, 10 минут) до нескольких десятков часов (например, 20, 30, 50, 100 часов).

Более конкретно, способ по изобретению может включать от 2 до 5 стадий введения продолжительностью от 4 до 12 часов, после каждой из которых следует стадия выдержки расплавленного стекла при высокой температуре, каждая из стадий продолжается от 10 до 14 часов.

Способ по изобретению можно полностью адаптировать и варьировать в части общей продолжительности, а также характера, числа, продолжительности и условий разных стадий.

Расплавленное стекло можно расплавлять в контейнере, отличном от металлического контейнера, и охлаждать в металлическом контейнере, или расплавленное стекло можно расплавлять и охлаждать в металлическом контейнере (плавление в контейнере).

Наконец, следует отметить, что устройство, показанное на фиг.1, включает канал (8) для удаления газов из металлического контейнера и отведения их к установке очистки газов (не показана).

Ниже изобретение будет описано на следующих примерах, приведенных для пояснительных и неограничивающих целей.

Примеры

В следующих примерах остекловывание отходов проводят в металлических контейнерах (плавление в контейнере) в установке, по существу соответствующей схеме, приведенной на фиг.1.

Следует отметить, что в этих примерах ограничиваются изучением единственной стадии остекловывания в металлическом контейнере без проведения последующей стадии охлаждения.

Объем металлического контейнера, использованного во всех примерах, составляет около 50 литров.

Его нагревали до 1100°С в электропечи сопротивления.

Смесь отходов и остекловывающих добавок непрерывно вводили в металлический контейнер во время стадий введения, каждая из которых продолжалась около 12 часов.

Отходы вводили в виде нитратного водного раствора, содержащего продукты химических реакций, предназначенные для локализации. Этими продуктами реакций являются: Li, S, Zr, F, Na (из расчета 50% по массе раствора), Cd (из расчета 15% по массе раствора), Fe, Ca, Cr, Al, Mg, Nd и Zn (из расчета 10% по массе раствора).

Раствор отходов вводили в потоке со скоростью около 5 л/час.

Остекловывающие добавки, которые предназначены для введения оксидов дополнительно к оксидам отходов для получения конечной композиции стекла, добавляли в примерах в форме стеклянных хлопьев, называемых «стекловидной фриттой» в потоке со скоростью порядка 2,5 кг/час.

Одна из особенностей испытаний, которые проводились в примерах, заключается в чередовании 12-часовых стадий непрерывного введения и стадий выдержки, на которых температура поддерживалась примерно в течение 12 часов. Эти две стадии чередовали, пока контейнер не заполнялся примерно 110 кг стекла.

После охлаждения контейнер выводили из процесса.

В приведенных ниже примерах состав раствора отходов и скорость подачи потока всегда были одинаковыми.

Напротив, использовали металлические контейнеры, изготовленные из разных типов стали и с различными остекловывающими добавками, иными словами, остекловывающими добавками без добавления окислительных добавок или с добавлением различных типов окислительных добавок.

В каждом примере оценивали восстановление стекла измерением давления кислорода в расплавленном стекле при 1100°С с помощью электрохимической системы, такой как печь «Rapidox», выпускаемой в продажу «Glass-Service®».

В каждом примере наблюдали за явлениями вспенивания, дегазации, образования частиц металла и шариков сернистых соединений, а также за коррозией металлического контейнера.

Пример 1

Этот пример является примером, не соответствующим изобретению, в котором в остекловывающую добавку не добавляли никаких окислительных добавок.

Состав раствора отходов описан выше.

В этом примере контейнер является контейнером из нержавеющей стали 316L.

Остекловывающая добавка состоит только из следующих оксидов, количество которых указано в процентах по массе, без добавления окислительных добавок: SiO2 62,5%, B2O3 19,5%; Li2O 1,89%; ZrO2 3,42%; Na2O 7,59%; Al2O3 3,51%.

Замеренное давление кислорода составляет 10-10 атм.

Кадмий частично испарился. Действительно, замеренное содержание кадмия в стекле составило 1,52% по массе против ожидаемых 2,67%.

При производстве стекла явления вспенивания и массового уноса материала отчетливо наблюдались в системе очистки газа, и в этих газах содержался кадмий.

Кроме того, была отмечена сильная коррозия контейнера и присутствие шариков сернистых соединений.

Пример 2

Этот пример является примером по изобретению, в котором в остекловывающую добавку добавляли окислительные добавки.

Раствор отходов был таким же, как и в примере 1.

В этом примере контейнер является контейнером из нержавеющей стали 310 (NS30).

В качестве остекловывающей добавки использовали фритту, содержащую 3% по массе железа, предпочтительно со степенью окисления +III, что придает ему некоторую окислительную способность.

Во фритту добавляли оксид железа для придания приемлемых свойств материалу при его обработке в соответствии со способом.

Другими словами, остекловывающая добавка содержит 3% по массе Fe2O3 в качестве окисляющего вещества, и предполагается, что в расплавленном стекле будут находиться 3,6% по массе Fe2O3, поскольку часть Fe2O3 поступает из отходов.

Массовый состав стекловидной фритты, являющейся остекловывающей добавкой, следующий: SiO2 60%, В2О3 19%; Li2O 2%; ZrO2 2%; Na2O 7%; Fe2O3 3%; CaO 2%; Al2O3 3%; Nd2O3 2%.

Давление кислорода составляет 10-9,3 атм.

Стекло несколько более сильно окислено, нежели в примере 1, в результате чего уменьшились явления снижения содержания кадмия в металлическом состоянии и, соответственно, уменьшились явления дегазации по сравнению с примером 1.

Отмечена значительная коррозия контейнера, сравнимая с коррозией в примере 1.

Не было отмечено присутствия шариков сернистых соединений и частиц металла.

Пример 3

Этот пример является примером по изобретению, в котором окислительные добавки добавляли в раствор отходов.

Раствор отходов был таким же, как и в примерах 1 и 2.

Контейнер и стекловидная фритта, являющаяся остекловывающей добавкой, были такими же, как те, которые были использованы в примере 2, за исключением того, что дополнительный оксид железа III из расчета 9% был добавлен в раствор отходов так, что в конечном стекле содержалось 12,6% по массе оксида железа Fe2O3 (а именно 9%+3,6%).

Давление кислорода в конечном стекле значительно выше, чем в примерах 1 и 2, поскольку оно составляло 10-3,1 атм.

При таком давлении кислорода кадмий полностью окислен и не вызывает дегазации.

Не было отмечено наличия шариков сернистых соединений и частиц металла.

На металлическом контейнере присутствовала слабая коррозия.

Эти примеры подтверждают преимущества, получаемые при остекловывании отходов способами в горячем металлическом контейнере и, более конкретно, способом «плавления в контейнере», благодаря добавлению окисляющих элементов, которые, в частности, предупреждают явления вспенивания, выделения летучих веществ и образования металлических частиц. Эти примеры также показывают, что добавление окисляющих элементов для противодействия восстановлению стекломассы нагретым контейнером может стать еще более предпочтительным, если окисляющие элементы обладают действием, ограничивающим коррозию горячего контейнера.

1. Способ локализации отходов, содержащих по меньшей мере одно химическое соединение, подлежащее локализации остекловыванием в нагретом металлическом контейнере, при котором отходы и остекловывающую добавку помещают в металлический контейнер, плавят отходы и остекловывающую добавку для получения расплавленного стекла и расплавленное стекло охлаждают, отличающийся тем, что в металлический контейнер дополнительно вводят по меньшей мере одно окисляющее вещество, концентрация окисляющего вещества в расчете на оксид в расплавленном стекле составляет от 0,1 до 20% по массе, предпочтительно от 4 до 20% по массе, более предпочтительно от 5 до 15% по массе и наиболее предпочтительно от 10 до 13% по массе от массы расплавленного стекла и остекловывающая добавка включает по меньшей мере один оксид, выбранный из числа: SiO2 (диоксид кремния), В2О3 (оксид бора), Al2O3 (оксид алюминия), Na2O (оксид натрия), Fe2O3, CaO, Li2O, ZnO, ZrO2 .

2. Способ по п.1, в котором окисляющее вещество выбрано из числа поливалентных окисляющих веществ.

3. Способ по п.2, в котором окисляющее вещество выбрано из числа поливалентных окисляющих веществ: железа, хрома, ванадия, сурьмы, титана, мышьяка, церия, марганца, рутения и их смесей.

4. Способ по п.3, в котором окисляющее вещество выбрано из числа: Fe3+, Се4+, Mn4+, Sb5+, As5+, V5+, Ru4+ их смесей.

5. Способ по п.1, в котором окисляющее вещество находится в форме оксидов или предшественников этих оксидов.

6. Способ по п.1, в котором окисляющее вещество является веществом, которое обладает эффектом, ограничивающим коррозию металлического контейнера, таким как Fe2O3.

7. Способ по п.1, в котором концентрация индивидуального окисляющего вещества, составляет от 0,1 до 1% по массе для Cr3+, в расчете на Cr2O3; от 1 до 15% по массе для V5+, в расчете на V2O5; от 0,5 до 7 или 8% по массе для Sb5+, в расчете на Sb2O5; от 1 до 15% по массе для Ti4+, в расчете на TiO2; от 0,5 до 7 или 8% по массе для As5+, в расчете на As2O5; от 0,5 до 10% по массе для Се4+, в расчете на СеО2; от 0,1 до 2% по массе для Mn4+, в расчете на MnO2; и от 1 до 20% по массе, предпочтительно от 1 до 15% по массе, более предпочтительно от 3 до 13% по массе, более предпочтительно от 4 или 5 до 13% по массе или еще лучше от 10 до 13% по массе и наиболее предпочтительно от 12 до 13% по массе, например 12,6% по массе для Fe3+, в расчете на Fe2O3.

8. Способ по п.1, в котором окисляющее вещество вводят в форме порошка, состоящего предпочтительно из смеси порошков оксидов.

9. Способ по п.1, в котором окисляющее вещество вводят в форме стекла, например в форме стекловидной фритты, стеклянных шариков или кусочков стекла.

10. Способ по п.1, в котором окисляющее вещество смешивают с отходами до их введения в металлический контейнер.

11. Способ по п.1, в котором окисляющее вещество смешивают с остекловывающей добавкой до ее введения в металлический контейнер.

12. Способ по п.1, в котором окисляющее вещество вводят непосредственно в металлический контейнер отдельно от отходов и остекловывающей добавки.

13. Способ по п.1, в котором окисляющее вещество вводят в металлический контейнер непрерывно.

14. Способ по п.1, в котором окисляющее вещество вводят в металлический контейнер по частям.

15. Способ по п.1, в котором металлический контейнер изготовлен из сплава на основе железа или сплава на основе никеля.

16. Способ по п.1, в котором остекловывающую добавку применяют в форме смеси порошков оксидов или в форме стекла, например стекловидной фритты, стеклянных шариков или кусочков стекла.

17. Способ по п.1, в котором остекловывающая добавка является боросиликатным стеклом или силикатным стеклом.

18. Способ по п.1, в котором химический элемент, подлежащий локализации, выбирают из числа следующих химических элементов: Al, As, В, Ва, Са, Се, Cd, Cr, Cs, F, Fe, Gd, Hg, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Nd, P, Pb, S, Sb, Tc, Ti, V, Zn, Zr, актиноидов, таких как Pu, платиноидов, изотопов этих элементов, в частности их радиоактивных изотопов, и их смесей.

19. Способ по п.1, в котором отходы являются твердыми или жидкими ядерными отходами.

20. Способ по п.19, в котором ядерными отходами являются жидкие радиоактивные отходы, такие как радиоактивный раствор.

21. Способ по п.19, в котором ядерными отходами является кальцинированный материал жидких радиоактивных отходов, например отходов средней активности.

22. Способ по п.1, в котором отходы являются отходами сжигания радиоактивных отходов или бытовых отходов.

23. Способ по п.1, в котором расплавленное стекло заливают в контейнер и охлаждают в нем.

24. Способ по любому из предшествующих пп.1-22, в котором расплавленное стекло охлаждают в металлическом контейнере, в котором его готовили.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вакуумному насос-маслопроизводящему реактору, который имеет вал с подшипниками и корпус с механическим уплотнителем для предотвращения утечки масла по валу, а на стороне привода гидравлическое уплотнение, расположенное между механическими герметизирующими уплотнителями (1; 3) и подшипниками (10).

Изобретение относится к переработке бытовых отходов. Комплекс для использования бытовых отходов и мусора в местах крупных свалок городов и других населенных пунктов включает приемный бункер, мусорорубки с принципом работы мясорубок и установки для гиперпрессования.

Изобретения могут быть использованы в нефтегазовой промышленности при ликвидации шламовых амбаров, а также при строительстве, эксплуатации и демонтаже нефтегазовых скважин.
Изобретение относится к переработке ртутьсодержащих отходов и может быть использовано для экологически безопасной утилизации люминесцентных ламп, а также ртутных термометров, барометров, выключателей и иных устройств, содержащих ртуть, находящуюся в стеклянной оболочке.
Изобретение относится к переработке ртутьсодержащих отходов и может быть использовано для утилизации люминесцентных ламп, а также иных устройств, содержащих ртуть, находящуюся в стеклянной оболочке.
Изобретение относится к области экологии. Для получения минерального композита предварительно увлажненные до не менее 80% гальванические шламы, отходы машиностроительной, металлургической, горнодобывающей, обогатительной отраслей промышленности, содержащие неорганические загрязнители - ионы тяжелых металлов: марганец, хром, ванадий, медь, никель, кобальт, кадмий, свинец, подвергают воздействию органо-минерального состава при комнатной температуре и периодическом помешивании в течение не менее 10 часов для перевода тяжелых металлов в неподвижную форму.

Изобретение относится к способу обезвреживания нефтешламов, может найти применение в технологии комплексной переработки нефтезагрязненных отходов и почвогрунтов, в частности, образующихся в результате деятельности предприятий магистральных нефтепроводов. Способ обезвреживания нефтешламов включает получение обезвреживающей композиции путем извлечения из нефтешлама тяжелой фракции, содержащей высокомолекулярные углеводороды, перемешивания указанной фракции с реагентом на основе оксидов щелочноземельных металлов, проведения экзотермической реакции гидратации с получением гранул, содержащих высокомолекулярные углеводороды, и с использованием указанных гранул для фильтрации водной фракции нефтешлама при последующем их обезвреживании.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп. Способ демеркуризации отработанных люминесцентных ламп включает разрушение ламп и виброочистку лампового боя от люминофора.

Изобретение относится к технике и технологии термического обезвреживания твердых бытовых отходов. Способ утилизации теплоты сгорания твердых бытовых отходов на мусоросжигательной установке заключается в том, что поток отходящих газов, образующихся в мусоросжигательной установке, оснащенной печью, системами дожигания и охлаждения отходящих газов, газоочистки и золошлакоудаления, поступает с температурой 1150°С-1250°С из системы дожигания поочередно в параллельно подключенные проточные двухканальные газо-воздушные теплообменные аппараты, образующие совместно с системой подачи сжатого воздуха, воздушной турбиной и генератором систему генерации электрической энергии.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при переработке нефтешлама. Нефтешлам со шламонакопителя подают насосом под давлением до 1,0 МПа и расходом до 10 м3/ч в трубчатую печь, нагревают до температуры 110-120°C, подают в коалесцирующее устройство, заполненное коалесцирующим материалом в виде гранитного щебня с объемно-насыпным весом 1,36-1,40 т/м3 и размером частиц от 5 до 50 мм, обрабатывают в коалесцирующем устройстве паром по центру и периметру потока и водой на выходе, далее продукт обработки подают в горизонтальную емкость-отстойник, отстаивают в отстойнике и разделяют на нефтяную и водную фазу.

Изобретение относится к области утилизации отходов, а именно к переработке буровых шламов. Буровой шлам смешивают с песком в массовом соотношении 1:(0,75-5), вводят соляную кислоту в количестве 0,02-2,246 моль на 1 кг шлама, обеспечивая pH смеси от 5 до 8, осуществляют перемешивание компонентов и сушку. В результате из отходов получают инертный строительный материал либо техногенный почвогрунт. Для подбора более точной рецептуры буровой шлам предварительно подвергают анализу на содержание в нем глинистых частиц и уровня pH. Изобретение обеспечивает утилизацию шлама простым и надежным способом. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к переработке отходов и газификации органического материала. Техническим результатом является повышение производительности устройства. Устройство включает камеру газификации с регулируемым вводом технологического воздуха и выводом сырого синтез-газа, камеру сжигания, обеспечивающую технологическое тепло в указанной первичной камере газификации, содержащую первичную горелку, подачу сырого синтез-газа и регулируемый ввод воздуха сжигания для сжигания указанного сырого синтез-газа, и скруббер для очистки охлажденного отработавшего газа из указанной камеры сжигания, температурный датчик для измерения температуры указанного отработавшего газа до охлаждения, и регулятор для приведения в действие указанной первичной горелки, когда температура указанного отработавшего газа служит признаком температуры повышенного риска образования диоксинов. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для переработки органического сырья. Установка включает систему подачи исходного сырья (1), анаэробный биореактор (2), нагреватель биомассы, систему отвода биогаза (3), систему удаления биомассы (7), систему управления технологическим процессом (6). В систему подачи исходного сырья (1) включен механизм, состоящий из приемной воронки, механизма измельчения, механизма перемешивания, системы подогрева. Система подогрева включает рабочие лопатки, установленные на двух полых валах, образующих две батареи с разным направлением вращения. Нагреватель биомассы выполнен в полых валах двух батарей посредством продольных сквозных отверстий с возможностью пропускания через них теплоносителя. Установка содержит устройство для очистки газа, для выработки электрической и тепловой энергии, а также сепаратор (8) для разделения отработанной биомассы на твердую и жидкую фракции. Изобретение позволяет повысить производительность процесса, обеспечивает возможность функционирования в условиях пониженной температуры. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. Референт Попова Е.О.

Изобретение относится к растворению твердых органических материалов. Изобретение касается способа солюбилизации твердых органических материалов, заключающегося во взаимодействии твердого органического материала с окислителем в перегретой воде, чтобы образовалось солюбилизированное органическое растворимое вещество. Воздействие на твердый органический материал окислителем проводят в реакторе, не имеющем свободного пространства над перегретой водой, и температура перегретой воды составляет от 100°С до 374°С. Технический результат - эффективный способ солюбилизации твердых органических материалов, обеспечивающий высокий выход, минимальное воздействие на окружающую среду. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 13 ил., 2 табл.
Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для переработки осадков промышленных предприятий по производству беленой целлюлозы с использованием сульфатного метода. Способ рекультивации карт-шламонакопителей шлам-лигнина предприятий по производству беленой сульфатной целлюлозы включает удаление надшламовой воды, нанесение на поверхность карты-шламонакопителя слоя золы от сжигания углей, нейтрализованной в результате хранения в золоотстойниках до состояния показателя кислотности водной вытяжки золы pH 7,0-8,0. Объемное соотношение шлама и золы выбирают в пределах 1:1-2:1. Проводят послойное перемешивание указанных материалов и после удаления воды, выделившейся в результате их взаимодействия, получают золо-шламлигнинный субстрат. Изобретение позволяет устранить негативное воздействие отходов предприятия на природную территорию, снизить стоимость обезвреживания и расширить возможности и качество дальнейшей переработки обезвоженных и обеззараженных осадков. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к переработке органических отходов с использованием биотехнологических процессов и получению биогаза. Способ получения биогаза из экскрементов животных включает предварительную обработку органического субстрата путем доведения его до влажности 90% с последующим измельчением субстрата до размера частиц от 0,5 до 0,7 см. Вводят органический катализатор и осуществляют сбраживание в анаэробной среде и сбор биогаза. В качестве органического катализатора используют отходы молочного производства в объеме от 5% до 10% от массы органического субстрата. Сбраживание в анаэробной среде осуществляют при температуре от 17°С до 22°С. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс метанового брожения навоза с увеличением выхода биогаза и повышенным содержанием метана в нем. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к разработке реагента для обезвреживания отходов нефтегазовой промышленности, образующихся при аварийных разливах нефтепродуктов, представленных в виде твердых, жидких и пастообразных нефтезагрязненных материалов. Реагент для обезвреживания нефтезагрязненных материалов, содержащий в качестве гидрофобизатора нефтепарафиновые отходы при следующем соотношении компонентов (в масс.%): нефтепарафиновые отходы 5-20; негашеная известь - остальное. Гидрофобные свойства заявленного реагента при его использовании обеспечивают начало активной стадии реакции гидратации только после завершения стадии гомогенизации (перемешивания) реагента с загрязненными материалами. Изобретение обеспечивает улучшение качества реагента на основе оксида кальция для обезвреживания нефтезагрязненных материалов, повышение гарантийного срока хранения, повышение стойкости против слеживания, а потеря активности за год реагента не превышает 6-8%. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к способам окомкования кальцийсодержащих шламовых материалов, включая шламовые отходы химводоочистки ТЭЦ, шлаков металлургического производства, и может использоваться для утилизации отходов ТЭЦ, металлургического, камнеобрабатывающего и других производств, которые находят широкое применение в сельском хозяйстве для раскисления подзолистых почв, в качестве флюсов при выплавке чугуна из железных руд и в других сферах. Способ окомкования кальцийсодержащих шламовых материалов включает: подготовку исходных материалов к окомкованию путем обеспечения необходимой влажности; введение реагента, представляющего собой сульфатсодержащее вещество, в качестве которого применяют серную кислоту и/или ее водорастворимые соли или отходы от производств, использующих серную кислоту и/или ее водорастворимые соли. При этом указанный реагент вводят в количестве 0,06-0,2 граммов сульфат-иона на 1 грамм сухого исходного материала, осуществляют перемешивание компонентов до однородной массы при температуре 20-60°C, окомкование подготовленного материала, а полученный окомкованный гранулированный материал сушат при температуре 65-170°C в течение 1-2,5 часов. Технический результат - получение гранулированного или таблетированного материала стабильно высокого качества по прочности. 1 ил., 5 табл., 6 пр.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды при разработке нефтяных и газовых месторождений и может быть использовано при утилизации буровых шламов. Буровой шлам удаляется по периметру амбара на всю его глубину, создавая траншею определенной ширины без нарушения гидроизоляционного слоя. Удаленный из амбара буровой шлам подается в установку для перемешивания с добавлением в определенном соотношении кальцийсодержащих добавок, оксидов, цемента и воды. Подготовленная таким образом смесь, где углеводородное содержимое бурового шлама нейтрализовано известью негашеной, подается в прорытую по периметру амбара траншею, где и происходит затвердевание смеси. Затем той же подготовленной смесью заливают поверхностный слой бурового шлама амбара. После затвердевания смеси реализуется этап биологической рекультивации, заключающийся в создании на поверхности амбара гумусного слоя различного назначения, например, путем нанесения песчанно-торфяной смеси с добавлением угольной крошки или извести. Изобретение позволяет утилизировать буровой шлам в амбарах, снизить расход кальцийсодержащих и органических добавок, оксидов (песок) и цемента, стоимость утилизации, а также улучшить качество рекультивационных работ.1 ил.

Изобретение относится к способу переработки сырья - фторопластов и материалов, их содержащих, в том числе производственных и эксплуатационных отходов, с целью получения ультрадисперсного фторопласта и перфторпарафинов. Способ заключается в подготовке сырья и последующем смешении подготовленного сырья с фторирующим агентом при термодеструкции фторопласта с одновременным его фторированием при нагреве. Технический результат - утилизация производственных и эксплуатационных фторопластсодержащих отходов с исключением образования трудноразделяемых неутилизируемых и опасных смесей, снижением затрат энергии на проведение процесса и сокращением времени проведения процесса термодеструкции. 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Наверх