початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2246550

СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ торійвмісних РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ

Ім'я винахідника: Кудрявський Ю.П. (RU); Ряпосов Ю.А. (RU); Рахімова О.В. (RU); Жуланів Н.К. (RU); Дернів А.Ю. (RU); Єрьомін І.Ю. (RU); Полежаєв Н.І. (RU); Медведєв А.Н. (RU); Корюков В.Н. (RU); Мартинов Н.М.
Ім'я патентовласника: ТОВ Науково-виробнича екологічна фірма "ЕКО-технологія"
Адреса для листування: 618400, Пермська обл., М Березники, вул. Деменева, 7, кв.3, Ю.П. Кудрявському
Дата початку дії патенту: 2003.06.24

Винахід відноситься до галузі металургії рідкісних, розсіяних і радіоактивних металів, зокрема до гідрометалургійним способам перерабрткі поліметалічних, багатокомпонентних, торійвмісних радіоактивних відходів, що утворюються при переробці різного мінеральної сировини, що містить РЗЕ, Nb, Та, Ti, V, Zr, Hf, W, U і ін. Технічний результат полягає в зменшенні радіоактивності фільтратів після відділення радіоактивних опадів за рахунок підвищення ступеня соосаждения природних радіонуклідів ряду Th-232, зокрема Ra-224 і Ra-228 з радіоактивними опадами. Спосіб включає обробку розчинів і / або пульп лужним реагентом, введення розчинів сульфатсодержащего неорганічної сполуки та хлориду барію, обробку гідратний-сульфатної пульпи розчином, що містить хлорид заліза, і відділення радіоактивного осаду від розчину фільтрацією. Як лужного реагенту використовують магнезиальное молоко з концентрацією MgO 50-200 г / дм ^3, обробку ведуть до рН 8-10, як розчин сульфатсодержащего неорганічної сполуки вводять розчин сульфату натрію в кількості 6-9 г Na ₂ SO ₄ / дм ^3, потім в пульпу вводять розчин хлориду барію в кількості 1,5-3 г BaCl ₂ / дм ^3, гідратний-сульфатну пульпу обробляють розчином, що містить хлорид заліза в кількості 0,8-16 г Fe ³⁺ / дм ³ вихідних розчину і / або пульпи, обробляють високомолекулярних флокулянтом і витримують її без перемішування 0,5-2 години, радіоактивний осад відокремлюють від маточного розчину, промивають спочатку 0,5-2 обсягами води на 1 обсяг осаду, потім розчином і / або суспензією, що містить хлорид магнію в кількості 1-2 обсягу на 1 обсяг осаду, радіоактивний осад з фільтра вивантажують і змішують з магнійсодержащіе оксидними мінеральними матеріалами, взятими в кількості 0,5-0,8 кг MgO на 1 кг осаду. Утвориться пастообразную композиційну суміш поміщають в форми і / або виливниці і пресують при одночасному нагріванні до 80-120 ° С.

ОПИС ВИНАХОДИ

Пропонований винахід відноситься до галузі металургії рідкісних, розсіяних і радіоактивних металів, зокрема до гідрометалургійним способам переробки поліметалічних, багатокомпонентних, торійвмісних радіоактивних відходів, що утворюються при переробці різного мінеральної сировини, що містить РЗЕ, Nb, Та, Ti, V, Zr, Hf, W , U і ін. Винахід може бути використано при переробці, знешкодженні та дезактивації сольових відходів процесів хлорування лопарітовим, і / або цирконієвих, і / або тютюнових концентратів.

Відомий спосіб переробки торійвмісних радіоактивних відходів - відходів процесу хлорування лопарітовим концентратів (Кольорові метали, 1993, №12, с.30-31; Див. І: Журнал прикладної хімії, 1990, т.63, с.946. Деп. ВІНІТІ 10.10. 1989, №6183 - У 89). Відомий спосіб полягає в сорбционном витяганні торію макропористі фосфорнокислим катионитами типу КФП з подальшою десорбцією торію з катіоніту карбонатвмісними розчинами, осадженні сполук торію з елюата з отриманням після сушки і прокалкі концентратів, що містять 90-98% ТhО ₂ для дезактивації розчинів від дочірніх продуктів - Ra- 228 і Ra-224 - передбачена (Журнал прикладної хімії, 1990, т.63, с.946) операція обробки вихідної пульпи H ₂ SО ₄ (Na ₂ SO ₄₎ і BaCl _2. Однак, як показали результати спеціальних досліджень і випробувань, введення цієї операції в "голові" процесу не забезпечує необхідного ступеня дезактивації розчинів, в зв'язку з чим потрібні додаткові операції дезактивації розчинів-фільтратів після сорбційних колонок. В кінцевому підсумку це призводить до утворення великого обсягу вторинних радіоактивних відходів (РАВ), що підлягають захороненню в сховище спецотходов (ХСО).

Відомий ( "Спосіб вилучення торію з розчинів" Заявка №9302707 / 26 з пріор. Від 11.05.1993. МКІ З 01 F 15/00. Опубл .: Бюл. №18. 1995 року, с.27) спосіб переробки торійвмісних радіоактивних відходів ( див. і: Радіохімія, 1996, т.38, вип.1, С.60-65; Кольорова металургія, 1995, №7-8, С.30-33. РЖМет. 1996 року, ЗГ128), що полягає у виборчому витягу торію соосаждением з опадами Ba (Ca) SO ₄ з розчинів, що містять РЗЕ, рідкісні, розсіяні, кольорові метали. Спосіб передбачає обробку вихідного розчину хлоридом лужного металу, і / або амонію, і / або соляною кислотою до отримання насиченого за сумою хлоридів металів розчину, введення в розчин спочатку розчинної у воді сульфатсодержащего неорганічної сполуки, потім - водорастворимую сіль барію в кількостях, що забезпечують встановлення мольних співвідношень SO ₄ / Ва 1,1 і BaSO ₄ / Th 30; відділення радіоактивного осаду від розчину.

Відомий спосіб дозволяє з високою вибірковістю витягувати торій з розчинів, що містять 0,01-0,1 г / дм ³ торію та інші метали. Однак при концентрації торію більше 0,1 г / дм ³ потрібно дуже велика витрата солей барію і сульфатсодержащіх неорганічних сполук (Na ₂ SO _4), що призводить до утворення великого обсягу опадів - вторинних РАВ, що підлягають захороненню, при цьому необхідного ступеня дезактивації розчинів від Ra-228 і Ra-224 не досягається зв'язку з адсорбцією і співосадження торію з осадом BaSO ₄ і блокуванням поверхні сульфату барію іонами Th ^4+.

З відомих аналогів найбільш близьким за сукупністю суттєвих ознак є спосіб переробки торійвмісних радіоактивних відходів, що включає обробку розчинів і / або пульп лужним реагентом, введення розчинів сульфатсодержащего неорганічної сполуки та хлориду барію, обробку гідратний-сульфатної пульпи розчином, що містить хлорид заліза, і відділення радіоактивного осаду від розчину фільтрацією (RU 2205461 С2, МПК G 21 F 9/30, опубл. 27.05.2003, стор. 1 колонка 1, стор. 5 приклад 3, варіант 3, приклад 4, варіант 2).

Недоліком відомого способу - прототипу є незадовільна ступінь очищення - дезактивації розчинів від дочірніх радіонуклідів ряду торію-232, зокрема від Ra-224 і Ra-228, що пов'язано з неповним соосаждением радію з опадами сульфатів барію, кальцію і оксигидрати металів. Ще один недолік відомого способу - прототипу пов'язаний з необхідністю вивозу радіоактивних опадів в сховище спецотходов (ХСО), спорудження та експлуатація якого вимагає великих капітальних витрат.

Заявлений технічне рішення спрямоване на вирішення завдання, що полягає в підвищенні екологічної та радіаційної безпеки.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні заявленого винаходу, полягає в зменшенні радіоактивності фільтратів після відділення радіоактивних опадів за рахунок підвищення ступеня соосаждения природних радіонуклідів ряду Th-232, зокрема Ra-224 і Ra-228 з радіоактивними опадами, а й в локалізації радіоактивних металів (торій і продукти його розпаду) і переведення їх в радіаційно-безпечну форму - непилящіх водонерозчинного отверджене стан, стійке до впливу атмосферних опадів, грунтових і підгрунтових вод, що не впливає шкідливо на здоров'я населення і обслуговуючого персоналу і придатне для подальшого складування без нанесення екологічних збитків навколишньому середовищу.

Зазначений технічний результат при здійсненні заявленого способу досягається тим, що у відомому способі переробки торійвмісних радіоактивних відходів, що включає обробку розчинів і / або пульп лужним реагентом, введення розчинів сульфатсодержащего неорганічної сполуки та хлориду барію, обробку гідратний-сульфатної пульпи розчином, що містить хлорид заліза, і відділення радіоактивного осаду від розчину фільтрацією, як лужного реагенту використовують магнезиальное молоко з концентрацією MgO 50-200 г / дм ^3, обробку ведуть до рН 8-10, як розчин сульфатсодержащего неорганічної сполуки вводять розчин сульфату натрію в кількості 6-9 г Na ₂ SO ₄ / дм ^3, потім в пульпу вводять розчин хлориду барію в кількості 1,5-3 г ВаСl ₂ / дм ^3, гідратний-сульфатну пульпу обробляють розчином, що містить хлорид заліза в кількості 0,8-16 г Fе ³⁺ / дм ³ вихідних розчину і / або пульпи, обробляють високомолекулярних флокулянтом і витримують її без перемішування 0,5-2 години, радіоактивний осад відокремлюють від маточного розчину, промивають спочатку 0,5-2 обсягами води на 1 обсяг осаду, потім розчином і / або суспензією, що містить хлорид магнію в кількості 1-2 обсягу на 1 обсяг осаду, радіоактивний осад з фільтра вивантажують і змішують з магнійсодержащіе оксидними мінеральними матеріалами, взятими в кількості 0,5-0,8 кг MgO на 1 кг осаду, що утворюється пастообразную композиційну суміш поміщають в форми і / або виливниці і пресують при одночасному нагріванні до 80-120 ° С.

Особливість полягає в тому, що в якості магнезиального молока використовують суспензію, приготовлену на основі магнийсодержащих оксидних мінеральних матеріалів, наприклад відходів азбестового виробництва.

Особливість полягає в тому, що в якості магнийсодержащих оксидних мінеральних матеріалів використовують попередньо термооброблені природні мінеральні матеріали, промпродукти і / або відходи азбестового виробництва з розміром частинок менше 100 мкм.

Особливість полягає в тому, що в якості сульфатсодержащего неорганічної сполуки використовують розчин Na ₂ SO ₄ з концентрацією 50-200 г / дм ^3.

Особливість полягає в тому, що в якості розчину хлориду барію використовують розчин з концентрацією 50-200 г ВаСl ₂ / дм ^3.

Особливість полягає в тому, що в якості розчину і / або суспензії хлориду магнію використовують суспензію, що отримується взаємодією магнийсодержащих оксидних мінеральних матеріалів, наприклад відходів азбестового виробництва, з розчином соляної кислоти.

Особливість полягає в тому, що в якості розчину і / або суспензії хлориду магнію використовують суспензію, що утворюється при очищенні газів, що відходять від Сl ₂ і / або НСl магнезіальних молоком.

Особливість полягає в тому, що в якості розчину хлориду заліза використовують розчин з концентрацією 10-100 г FеСl ₃ / дм ^3.

Особливість полягає в тому, що в якості розчину хлориду заліза використовують цехові стічні води, які утворюються при промиванні виробничих майданчиків і устаткування, з вмістом заліза 5-2 г / дм ^3.

Особливість полягає в тому, що в якості розчину високомолекулярного флокулянта використовують розчин поліакриламіду з концентрацією 0,01-0,2%.

За інших рівних умов пропонований спосіб, що характеризується новими прийомами виконання дій і новим порядком виконання дій, використанням певних речовин, без яких неможливе здійснення самого способу, новими режимами і параметрами здійснення процесу, забезпечує досягнення технічного результату при здійсненні винаходу.

Перевірка патентоспроможності винаходу показує, що воно відповідає винахідницькому рівню, так як не слід для фахівців явно.

Аналіз рівня техніки свідчить про те, що в книжковій, журнальної і патентній літературі відсутні відомості про переробку торійвмісних радіоактивних відходів шляхом послідовної обробки вихідних розчинів (пульпи) спочатку лужним реагентом, потім розчинами сульфату натрію, хлориду барію, після чого введенням в пульпу розчину, що містить хлорид заліза, фільтрування пульпи, промивання осаду спочатку 0,5-2 обсягами води на 1 обсяг осаду, потім розчином і / або суспензією, що містить хлорид магнію в кількості 1-2 обсягу на 1 обсяг осаду, змішання радіоактивного осаду з магнійсодержащіе оксидними мінеральними матеріалами , пресування, нагрівання і отримання блоків.

Аналіз сукупності ознак заявленого винаходу і досягається при цьому технічного результату показує, що між ними існує цілком певна причинно-наслідковий зв'язок, що виражається в тому, що здійснення процесу переробки торійвмісних радіоактивних відходів в суворо визначених вищевказаних умовах, режимах і параметрах процесу: послідовність операцій, наявність нових дій, введення певних речовин, певне співвідношенням реагентів, і строго певний порядок введення реагентів забезпечують підвищення ступеня дезактивації і зменшення радіоактивності фільтратів після відділення радіоактивних опадів за рахунок підвищення ступеня соосаждения природних радіонуклідів ряду Th-232, зокрема Ra-228 і Ra-224 з гідратної, сульфатними і оксісульфатнимі опадами, локалізацію радіоактивних металів і переведення їх в екологічно безпечну форму - непилящіх водонерозчинного отверджене стан, стійке до впливу атмосферних опадів, грунтових і підгрунтових вод, що не впливає шкідливо на здоров'я населення і обслуговуючого персоналу і придатне для подальшого складування без нанесення екологічного та радіаційного шкоди навколишньому середовищу.

При порушенні вищевказаних співвідношень реагентів, чітко визначеного порядку введення реагентів, режимів перемішування, умов проведення процесу, послідовності дій та ін. Вищевказаний технічний результат не досягається.

Слід при цьому зазначити, що встановлена ​​причинно-наслідковий зв'язок явно не випливає для фахівців і ніяк не випливає з літературних даних по хімії і технології рідкісних і рідкоземельних металів.

Відомості, що підтверджують здійснення запропонованого винаходу з отриманням вищевказаного технічного результату, наведені в прикладі.

приклад

Як розчинів, що містять природні радіонукліди для проведення дослідів, були використані: відпрацьовані розплави сольового зрошувального фільтра процесу хлорування лопарітовим концентратів.

Розчини, що містять,% мас: 2,5 ThCl _4, 20 АlСl _3, 7 LnCl _3, а і домішки TiCl _4, NbCl _3, ТаСl _5, NaCl, KCl, MgCl _2, CaCl _2, водонерозчинних залишок (5%), - розчиняли у воді при Ж: Т = 4: 1. 1 дм ³ пульпи обробляли магнезіальних молоком до рН 9,0 ± 0,5, потім обробляли 40 дм ³ розчину, що містить 100 г / дм ³ сульфату натрію, 25 дм ³ розчину, що містить 100 г / дм ³ хлориду барію, після чого в пульпу вводили 0,8 дм ³ розчину, що містить 5 г / дм ³ Fe ^3+. Потім пульпу обробляли 0,1% -ним розчином поліакриламіду, пульпу витримували без перемішування 1 годину і фільтрували, радіоактивний осад відокремлювали від маточного розчину, промивали спочатку 1,5 обсягами води на 1 обсяг осаду, потім розчином, що містить хлорид магнію в кількості 1, 5 обсягу на 1 обсяг осаду, осад змішували з магнійсодержащіе оксидними мінеральними матеріалами, взятими в кількості 600 г MgO на 1 кг осаду, що утворюється пастообразную композиційну суміш поміщали в форми і пресували при одночасному нагріванні до 100 ° с.

Дослідження і випробування показали, що здійснення процесу дезактивації розчинів від природних радіонуклідів за пропонованим способом дає можливість дезактивувати РАО до встановлених норм, а переклад радіоактивних опадів в отверджене стан забезпечує їх екологічно - безпечне складування без нанесення шкоди навколишньому природному середовищу, здоров'ю населення та обслуговуючого персоналу: отримані відповідно до запропонованим способом "блоки", як показали випробування, стійкі до коливань температури навколишнього середовища (від -50 до + 50 ° с), що не порошать, водонерозчинного і стійкі до впливу атмосферних опадів, грунтових і підгрунтових вод.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб переробки торійвмісних радіоактивних відходів, що включає обробку розчинів і / або пульп лужним реагентом, введення розчинів сульфатсодержащего неорганічної сполуки та хлориду барію, обробку гідратний-сульфатної пульпи розчином, що містить хлорид заліза, і відділення радіоактивного осаду від розчину фільтрацією, що відрізняється тим, що як лужного реагенту використовують магнезиальное молоко з концентрацією MgO 50-200 г / дм ^3, обробку ведуть до рН 8-10, як розчин сульфатсодержащего неорганічної сполуки вводять розчин сульфату натрію в кількості 6-9 г Nа ₂ SO ₄ / дм ^3, потім в пульпу вводять розчин хлориду барію в кількості 1,5-3 г ВаСl ₂ / дм ^3, гідратний-сульфатну пульпу обробляють розчином, що містить хлорид заліза в кількості 0,8-16 г Fе ³⁺ / дм вихідних розчину і / або пульпи , обробляють високомолекулярних флокулянтом і витримують її без перемішування 0,5-2 ч, радіоактивний осад відокремлюють від маточного розчину, промивають спочатку 0,5-2 обсягами води на 1 обсяг осаду, потім розчином і / або суспензією, що містить хлорид магнію в кількості 1 -2 обсягу на 1 обсяг осаду, радіоактивний осад з фільтра вивантажують і змішують з магнійсодержащіе оксидними мінеральними матеріалами, взятими в кількості 0,5-0,8 кг MgO на 1 кг осаду, що утворюється пастообразную композиційну суміш поміщають в форми і / або виливниці і пресують при одночасному нагріванні до 80-120 ° С.

2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості магнезиального молока використовують суспензію, приготовлену на основі магнийсодержащих оксидних мінеральних матеріалів, наприклад відходів азбестового виробництва.

3. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості магнийсодержащих оксидних мінеральних матеріалів використовують попередньо термооброблені природні мінеральні матеріали, промпродукти і / або відходи азбестового виробництва з розміром частинок менше 100 мкм.

4. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості сульфатсодержащего неорганічної сполуки використовують розчин Na ₂ SO ₄ з концентрацією 50-200 г / дм ^3.

5. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості розчину хлориду барію використовують розчин з концентрацією 50-200 г ВаСl ₂ / дм ^3.

6. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості розчину і / або суспензії хлориду магнію використовують суспензію, що отримується взаємодією магнийсодержащих оксидних мінеральних матеріалів, наприклад, відходів азбестового виробництва, з розчином соляної кислоти.

7. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості розчину і / або суспензії хлориду магнію використовують суспензію, що утворюється при очищенні газів, що відходять від Cl ₂ і / або НСl магнезіальних молоком.

8. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості розчину хлориду заліза використовують розчин з концентрацією 10-100 г FеСl ₃ / дм ^3.

9. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості розчину хлориду заліза використовують цехові стічні води, які утворюються при промиванні виробничих майданчиків і устаткування з вмістом заліза 5-2 г / дм ^3.

10. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості розчину високомолекулярного флокулянта використовують розчин поліакриламіду з концентрацією 0,01-0,2%.

Версія для друку
Дата публікації 19.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів