178212. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hulladék kezelésére
3 178212 4 dolgozták ki erősen radioaktív folyékony hulladék szilárd anyaggá történő átalakítására. Az eljárás során nem alkalmaztak fluidizált ágyat. Éghető radioaktív hulladékok hamvasztását már 1948 óta végzik. Ekkor indítottak be egy kísérleti 5 üzemet a Mound Laboratory keretén belül, amely hamvasztással és szennyezett gázok tisztításával foglalkozott. Ezek a korai rendszerek a szabványos hulladékhamvasztó berendezések továbbfejlesztett változatai voltak és bebizonyították, hogy a hulladék10 térfogatának jelentős csökkentése a gyakorlatban megvalósítható. A General Electric Atomic Power Equipment Department (San Jose, California) vizsgálatai az 1960-as években bebizonyították, hogy a hamvasztott hulladékok rádióaktivitásának mintegy15 99%-a megmarad a hamuban. Hasonló adatokat közöl a Pratt and Witney Aircraft társaság. Vizsgálataik szerint a radioaktív szilárd anyagok hamvasztása után a hamu 99,1—99,98%-ban megtartotta az eredeti anyag radioaktív sugárzó hatását. 20 Radioaktív hulladékok hamvasztásával foglalkozott B. L. Perkins az „Incineration Facilities for Treatment of Radioactive Wastes: „A Review” c. tanulmányában, LA—6252, Los Alamos Scientific Laboratory, Los Alamos, New Mexico, 1976.). 25 A korábban alkalmazott fluidizált ágyak, amelyekkel radioaktív anyagokat tartalmazó folyadékokat kezeltek, olyan szárított vagy kalcinált szilárd részecskékből állnak, amelyeket hasonló jellegű fo- 30 lyadékok kezelése során nyertek. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy a fluidizált részecskék egyidejűleg vannak kitéve szemcsenövelő és csökkentő hatásnak. A szemcsenövelő hatás onnan származik, hogy a fluidizált részecskékre a 35 berendezésbe áramló kezelendő folyadékról szilárd anyag rakódik le. A szemcseméret csökkentő hatás a részecskék egymáshoz történő ütközése, illetve egymással történő súrlódása következtében létrejövő koptató 40 hatás. Az egyidejűleg jelentkező szemcsenövelő és szemcsecsökkentő hatások kritikus helyzetet hoznak létre az üzemeltetés szempontjából. Ha ugyanis a fluidizált ágyban lebegő szilárd részecskék mérete túlsá- 45 gosan nagy, ezek már nem lebegtethetők megfelelőképpen, így a folyamat hatékonyságát rontják. Másfelől, ha a részecskék túlságosan kicsik, az áramlás kiviszi őket a fluid ágyból a berendezés felső részén, minthogy a részecskék sebessége ebben a tar- 50 tományban megközelíti a fhiidizáló közeg kiáramlás! sebességét. A szilárd részecskéknek a fluidizált ágyból történő ilyen kiáramlását elutriációnak szokás nevezni. A fentieknek megfelelően az ellentétes hatások- 55 nak kitett rendszerben az egyensúly rendkívül változékony és érzékeny. Ezért van szükség arra, hogy a részecskék nagyságát, illetve a nagyságeloszlást folyamatosan ellenőrizzék a fluidizált ágyban annak érdekében, hogy változás esetén az üzemeltetési párámé- 60 tereket megfelelően lehessen szabályozni. A leírt folyamatokat jelentős mértékben befolyásolják a fluidizált ággyal kezelendő folyadék kémiai tulajdonságai. Ha például a folyadék teljes szilárd 65 anyag tartalmának (akár oldott, akár nem oldott szilárd anyag tartalom) értéke kisebb, mint egy adott, a folyadék kémiai tulajdonságaira jellemző érték, a fluidizált ágyban lebegő részecskék méretének növelése gyakorlatilag nem megoldható. Ennek az az oka, hogy a részecskék méretcsökkenése mindig nagyobb, mint a növekedést előidéző lerakódás, minthogy a folyadékban igen kis mennyiségű szilárd anyag vaa A fentiek alapján nyilvánvaló, hogy a kezelendő anyag jellemzőinek különbözősége az ismertetett eljárások során rendkívüli nehézséget okoz, mert az üzemelési paramétereket állandóan ellenőrizni és korrigálni kell. További hátránya a bemutatott kakinálási eljárásoknak, hogy nem teszik lehetővé, - éppen az előbb említettek következtében — viszonylag híg folyadékok kezelését. Egy korábbi „RWR-1 Radioactive Waste Reduction” c. kiadványunkban, amely 1975-ben egy svájci konferencián volt hozzáférhető, olyan rendszert javasoltunk, amelyben a hamvasztó-kalcináló egység után utóégetőt helyezünk el. Ami a hamvasztó-kalcináló egységet illeti, arra vonatkozóan fenti kiadványunk nem közölt részleteket. A jelen találmánnyal az említett nehézségek megszüntetése a célunk és olyan eljárás kidolgozása, amelynek segítségével nem csupán a hulladékok térfogatának jelentős csökkentése érhető el, hanem hatékony kezelés végezhető az anyag minőségétől lényegében függetlenül. Olyan eljárást kívántunk kidolgozni, amelyben a kalcinálás és hamvasztás a hulladékanyag kémiai összetételétől lényegében függetlenül végezhető el és amellyel rendkívül híg folyadékok is szilárd anyaggá alakíthatók. Ehhez természetesen olyan fluidizált ágyat kell létrehozni, amely mind a kalcinálást, mind a hamvasztást lehetővé teszi és működését nem korlátozza a fluidizált szemcsék növekedésének, illetve csökkenésének egyensúlya. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy a kalcináláshoz és hamvasztáshoz felhasznált fluidizált ágyat oxidáló hatással, agglomerálódással és agresszív vegyi hatással szemben legalább 1000 °C hőmérsékletig ellenálló anyagból alakítjuk ki. Az égést a fluidizált ágyban tüzelőanyag és oxigént tartalmazó gáz befüvatásával biztosítjuk. A fluidizált ágyat úgy alakítjuk ki, hogy gázt vezetünk a kalcináló és hamvasztó egységbe olyan sebességgel, amely lehetővé teszi a részecskék lebegtetését. A kezelendő anyagot a hamvasztó és kalcináló egység fluidizált zónájába vezetjük és hamvasztjuk vagy kaldnáljuk. A gáz alakú terméket elvezetjük a tartályból és száraz ciklonba vezetjük. Itt a szilárd részecskéket leválasztjuk az effluensből és tároló tartályba vezetjük őket, ahol további kezelésnek lehet őket alávetni, vagy közvetlenül szállíthatók. A száraz ciklonból eltávozó gázt hűtőtankba vezetjük, ahol folyadékkal hűtjük és a még benne levő szilárd részecskéket nedvesítjük. A folyadékot és a nedvesített szilárd részecskéket mosó tankban kezeljük. A hűtőtankból kijövő gázt folyadékkal-keverjük és venturi csöves mosóba vezetjük. Itt a gázban maradt 2
