Способ переработки металлических отходов, содержащих радионуклиды

(51) 21 9/32 (2006.01) 21 9/30 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Предложен способ переработки металлических отходов, содержащих радионуклиды, включающий термическую дезактивацию, плавление, выдержку расплава с целью разделения фаз, раздельный слив металла и шлака, в котором термическую дезактивацию отходов осуществляют путем обработки их раствором на основе активированной посредством электролиза воды при температуре 2080, отделенный от расплава металла шлак подвергают охлаждению, помолу и выщелачиванию перешедшего в него урана, причем выщелачивание из шлака урана осуществляют раствором на основе активированной посредством электролиза воды при температуре 20-80. Таким образом, использование данного способа переработки металлических отходов, содержащих радионуклиды,значительно экономит электроэнергию, позволит осуществить глубокую очистку металла от радиоактивных загрязнений с возможностью его повторного использования. Кроме того, из шлака, в котором концентрируются радионуклиды, при дальнейшем выщелачивании дополнительно извлекается уран в продуктивные растворы.(72) Батькаева Лия Рашидовна Батькаев Рашид Ибрагимович Батькаева Нелли Рашидовна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОТХОДОВ,СОДЕРЖАЩИХ РАДИОНУКЛИДЫ(57) Изобретение относится к переработке твердых отходов, преимущественно черного лома и нержавеющей стали, загрязненных радиоактивными соединениями, преимущественно ураном и торием,и может быть использовано при утилизации загрязненного оборудования, вспомогательных конструкций и прочих металлических отходов,требующих обработки с целью удаления радиоактивных загрязнений до кондиции их повторного использования по нормам радиационной безопасности. Изобретение относится к переработке твердых отходов, преимущественно черного лома и нержавеющей стали, загрязненных радиоактивными соединениями, преимущественно ураном и торием,и может быть использовано при утилизации загрязненного оборудования, вспомогательных конструкций и прочих металлических отходов,требующих обработки с целью удаления радиоактивных загрязнений до кондиции их повторного использования по нормам радиационной безопасности. Известен способ переработки металлических отходов на основе нержавеющей стали, содержащих радионуклиды, путем плавления отходов с добавлением рафинирующих флюсов, в частности,флюса, состоящего из фторида и оксида кальция в соотношении, мол. (20-80)(80-20), наведения и удаления шлака и разливки металла Патент РФ 2159473, опубл. 20.11.2000 г Недостатком данного изобретения является применение рафинирующих добавок в виде оксида и фторида кальция, использование барботажа воздухом или инертным газом и невозможности использования технологического шлака из-за остаточного содержания в нем соединений урана. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки металлических отходов, содержащих радионуклиды,включающий термическую дезактивацию их на воздухе при температуре 450-700, плавление в вакуумной индукционной печи при температуре 1450 с выдержкой расплава в течение 10-20 минут для разделения фаз - расплава металла и шлака,затем раздельный их слив Патент РФ 2268515,опубл. 20.01.2006 г Недостатком данного способа является использование дополнительной электроэнергии для предварительной дезактивации с использованием электропечей и пара, невозможность использования технологического шлака из-за остаточного в нем содержания соединений урана. Задачей настоящего изобретения является разработка способа, обеспечивающего полную очистку металлического лома от загрязнений радиоактивными соединениями с возможностью его повторного использования, снижение себестоимости процесса очистки за счет его упрощения, а также дополнительное извлечение урана в продуктивные растворы. Поставленная задача решается тем, что в способе переработки металлических отходов, содержащих радионуклиды,включающем термическую дезактивацию, плавление при температуре 1450,выдержку расплава, раздельный слив металла и шлака, согласно изобретению,термическую дезактивацию отходов осуществляют путем обработки их раствором на основе активированной посредством электролиза воды с температурой 2080, отделенный от расплава металла шлак подвергают охлаждению, помолу и выщелачиванию перешедшего в него урана, причем выщелачивание из шлака урана осуществляют раствором на основе активированной посредством электролиза воды при температуре 20-80. Указанная совокупность признаков является новой, неизвестной из уровня техники и решает поставленную задачу, так как предварительная дезактивация металлических отходов, содержащих радионуклиды,раствором на основе активированной посредством электролиза воды с температурой 20-80 позволяет удалить с поверхности металлического лома оксиды урана за счет их перехода в продуктивные растворы слабой концентрации, а оксиды урана, содержащиеся в металле, впоследствии при проведении плавки и выдерживании расплава переходят в шлак, в котором концентрируется основное количество радионуклидов, шлак отделяется от основного расплава, охлаждается, измельчается и направляется на выщелачивание с использованием раствора на основе активированной посредством электролиза воды с целью извлечения перешедшего в него урана. Способ осуществляют следующим образом. Металлические отходы,содержащие радионуклиды, помещают в емкость, заполненную раствором на основе активированной посредством электролиза воды, нагревают до температуры 2080,при этом происходит дегазация металлического лома, затем металлические отходы извлекают и после естественной сушки подают на плавление в индукционную печь, плавку проводят в течение 1,5-2 часов при температуре 1450 С, после чего нагрев отключают, плавку выдерживают в течение нескольких минут для отстаивания и разделения фаз, затем раздельно сливают шлак, а дезактивированный металл в изложницу. Верхняя часть расплавленной массы металла, содержащая шлак,в котором сконцентрировались радионуклиды, после охлаждения отправляется на помол и выщелачивание. Выщелачивание протекает в емкости с раствором на основе активированной посредством электролиза воды с целью извлечения перешедшего в него урана, температура 20-80. Пример. Партию отходов стали марки Х 18 Н 10 Т с начальным уровнем радиоактивности 190 Бк/г, в количестве 100 кг, предварительно помещают в емкость с раствором на основе активированной посредством электролиза воды, где подвергают термической дезактивации при температуре 2080, далее отходы извлекают и после естественной сушки подают на плавку в индукционную печь. Плавку ведут при температуре 1450 в течение 1,52 часа. После плавки расплав выдерживают в течение нескольких минут для оптимального разделения фаз, затем раздельно сливают шлак и дезактивированный металл в изложницу. После охлаждения шлак направляют на помол до фракции 0,1 мм. Молотый шлак подают в емкость с раствором на основе активированной посредством электролиза воды,где при постоянном перемешивании при температуре 20-80 происходит выщелачивание и извлечение урана из шлака в продуктивный раствор. Данную последовательность операций повторяли несколько 2 раз. В итоге получено более 1 тонны металла в слитках по 40 кг каждый. Ниже в таблице приведен химический состав и загрязнение металла по всем 25 слиткам. Таблица 1 Полученные данные соответствуют основным санитарным правилам обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99).СП 2.6.1 799-99 при заготовке и реализации металлолома. Таким образом, использование данного способа переработки металлических отходов, содержащих радионуклиды,значительно экономит электроэнергию, позволит осуществить глубокую очистку металла от радиоактивных загрязнений с возможностью его повторного использования. Кроме того, из шлака, в котором концентрируются радионуклиды, при дальнейшем выщелачивании дополнительно извлекается уран в продуктивные растворы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки металлических отходов,содержащих радионуклиды,включающий термическую дезактивацию, плавление отходов при температуре 1450,выдержку расплава,раздельный слив металла и шлака, отличающийся тем, что термическую дезактивацию отходов осуществляют путем обработки их раствором на основе активированной посредством электролиза воды с температурой 20-80, отделенный от расплава металла шлак подвергают охлаждению,помолу и выщелачиванию перешедшего в него урана, причем выщелачивание из шлака урана осуществляют раствором на основе активированной посредством электролиза воды при температуре 20-80.