DK156879B - Fremgangsmaade og apparat til uskadeliggoerelse af farligt kemisk affald - Google Patents

Description

- 1 -

DK 156879 B

Opfindelsen angâr en fremgangsmâde til uskadeligg0relse af farligt kemisk affald ved at blande det med glas, samt et apparat til ud0velse af fremgangsmâden.

Der kendes en sâdan procès, hvor der anvendes et mineralsk materi-5 ale, der bestâr af komplekse barium- og calciumtitanater. Disse anvendes især til dannelsen af en fast opl0sning med den radioaktive syre, som frig0res ved bearbejdning af brugt brændsel i atomreaktorer. Derpâ fyldes det frembragte fast pulver i en metalbeholder, som trykkes sam-men ved h0je tryk og teraperaturer til skiver, som kan lagres i sâkaldte 10 affaldsbeholdere, med blyskjold, der er kendt til lagring af radioak-tivt affald, hvilke beholdere kan deponeres til havs eller under jord-overfladen. Det dannede faste materiale er gennem lange tider godt résistent overfor aile geokemiske og geologiske omstændigheder. Fremgangsmâden er kendt som Synroc-fremgangsraâden.

15 Der kendes ogsâ en fremgangsmâde, hvor det radioaktive affald smeltes ved en temperatur pâ mellem 1150’C - 1400*C med borosilicat-glas, hvorpâ smelten st0rkner i form af smâ kugler eller piller pâ en roterende plade, og pillerne fyldes i stâlbeholdere, som fyldes med smeltet bly, og som har den dobbelt ydre vssg, som ligeledes fyldes med 20 bly.

Der kendes desuden fra EP-patentskrift 0 010 274 en fremgangsmâde til blanding af affaldsopl0sninger indeholdende Co og Mn med glas, og af denne glasblanding kan der fremstilles genstande, som fx. flasker.

If01ge ekseraplerne 1 og 2 i dette skrift spr0jtes opl0sningenpâ det 25 smeltede glas ved en temperatur pâ 1000*C, hvorved vandet i opl0sningen fordamper. If01ge de andre eksempler t0rres affaldsopl0sningen f0rst, eller den konverteres til en blanding af oxider og blandes derpâ med en matglassubstans. Derpâ smeltes den sâlede opnâede blanding. Denne fremgangsmâde er kun egnet til brug ved visse typer affald, fx. Co, Mn 30 o.lign., og der sker ingen blanding af affaldet med smeltet glas under tryk i en lukket beholder.

Opfindelsens mâl er at uskadeligg0re organisk og uorgani.sk kemisk affald pâ en mindre kostbar mâde end med den ovennævnte kendte teknik.

Glasset skal endvidere forblive intakt under aile tænkelige forhold, 35 sâledes at det kemiske affald ikke igen kan frig0res. Processen skal

DK 156879 B

- 2 - ogsâ kunne anvendes til atoroaffald, hvis passende foranstaltninger træf fes.

Denne mâlsætning qpnâs ved fremgangsmâden if01ge opfindelsen, som er ejendommelig ved/ at affaldet/ som er i væske- eller pulvertilstand/ 5 f0res til en lukket beholder, hvorpâ den luft/ som er til stede i mate-rialet, fjernes fra beholderen gennem evakuering, og at affaldet i denne tilstand blandes under tryk med flydende ordinært silicaglas, og ef-ter tilendebragt blanding st0rknes ved afk01ing i form af cylindre, stænger, blokke, piller eller lignende genstande.

10 Fordelen ved anvendelse af almindeligt siliciaglas er, at det er billigt og endvidere har et lavere smeltepunkt, end det specielle boro-silicatglas (800*C i stedet for 1160*C - 1400*C), hvorhos der involve-res mindre opvarmningsomkostninger, og ved hvilken lavere temperatur glassets korrosivitet er meget mindre.

15 Den frie oxygen er fjernet fra affaldsmaterialet, eftersom oxyge- net pâ grund af den h0je temperatur af det flydende glas kunne reagere med affaldet og være ârsag til eksplosioner.

De dannede cylindre, blokke eller piller er uskadelige og kan fx. deponeres til havs, hvorhos de tillige overgros med alger eller lignede 20 organismer pâ relativt kort tid.

Under visse omstændigheder, fx. nâr affaldet indeholder megen luft, kan det være fordelagtigt at opvarme affalsmaterialet inden eva-kueringen i en separat beholder, for at drive en del af den tilstedevæ-rende luft ud derfra.

25 Blandingen af uorganisk affald sker fortrinsvis ved, at glasset presses i flydende tilstand ind i beholderen, som ruramer affaldet. For organisk materiale anvendes den modsatte sekvens: affaldet presses ind i det flydende glas, hvorhos det for st0rstedelens vedkommende 0delæg-ges ved den fremkomne pyrolyse.

30 I apparatet til ud0velse af fremgangsmâden if01ge opfindelsen er beholderen en blandecylinder, som er udstyret med en evakueringsled-ning, en tilf0rselsledning til affaldet og en tilf0rselsledning til det flydende glas, og det er ejendommeligt ved, at blandecylinderen kan ro-tere omkring sin akse, og at den er udstyret nœd en spiralrille pâ in-35 dersiden af væggen, et blandegitter, som kan f0res frem og tilbage i - 3 -

DK 156879 B

cylinderens længdeakse under indgreb med rilien og under rotation, samt et flyttestempel, soin kan f0res frem og tilbage i cylinderens længde-retning.

For at fjerne blandingen, som er st0rknet til en plastisk til-5 stand, fra cylinderen, er det hensigtsmæssigt, hvis blandecylinderen er drejelig ved hjælp af tappe til en stilling, i hvilken den kan forbin-des til k01emidler og til et glaspresningsapparatur, og i hvilken stilling stemplet kan f0res i retning af cylinderens forbindelse til glas-for sy ni ngen.

10 I en anden udfortnning er beholderen en stationær blandecylinder delt pâ langs i to halvdele og forsynet med en central aksel, som kan sættes i rotation, og pâ hvilken er anbragt spiralsnoede transportblade og/eller rækker af blandeblade, og i hvilken forbindelsen til affalds-tilf0rslen og til glastilf0rslen er anbragt ved enden af cylinderen 15 modsat udtagningsenden pâ blandecylinderen, hvilken udtagningsende er forsynet med k01emidler og med en extruderspids og en ventil.

Derved extruderes materialet konti.nuert i form af en streng og kan derefter deles i stænger eller i korte stykker, som bagefter kan presses til piller, kugler eller andre former.

20 I en tredie udformning, som især er egnet til uorganisk materiale, er beholderen en udvidet del af glastilf0rselsledningen, i hvilken til-f0rselsledningen for affaldet indmunder, hvilken tilf0rselsledning til affald pâ et stykke inde i glastilf0rselsledningen er forsynet med ud-str0mningsâbninger, som er anbragt med regelmæssige mellemrum, hvilken 25 ledningskombj.nati.on indmunder i et hus, til hvilket en vibrationsind-retning er forbundet.

Denne udformning er ikke udstyret med en evakueringsledning, ef-tersom der ikke skal fjernes oxygen fra anorganisk kemisk affaldsmate-riale. I denne udformning opnâs der primaert ogsâ et stangforraet mellem-30 produkt.

Opfindelsen vil i det f01gende blive forklaret med henvisning til tegningen, som viser nogle udformninger som eksempler pâ apparatet i-f01ge opfindelsen.

35 fig. 1 viser skematisk den f0rste udformning af apparatet, fig. 2 viser den anden udformning,

DK 156879 B

- 4 - fig. 3 viser den tredie udformning, fig. 4 viser en forst0rrelse af blandegitteret i den f0rste udformning.

5 Den f0rste udformning af apparatet if01ge fig. 1 bestâr af en cy- linder 1, som kan deles i to halvdele langs en central deleplan i læng-deretningen, hvilke halvdele kan forbindes indbyrdes og lukkes herme-tisk pâ kendt mâde. Cylinderen er delelig i to halvdele med henblik pâ rensning af det indre. Cylinderen er ved den ene ende, den h0jre ende 10 vist pâ fig. 1, udstyret med en endevæg 2, som har et centrait hul 3. Cylinderen er drejelig omkring dens længdeakse ved hjælp af drivmidler, som er vist skeraatisk i form af tandkranse 4 pâ den ydre omkreds af cylinderen. I den venstre endevæg 5, set pâ fig. 1, af cylinderen findes ligeledes et centrait hul 6, som er forbundet til en tilf0rselsledning 15 7 for affald. Ved den anden ende af ledningen 7 er der forbundet en mâlecylinder 8, i hvilken et stempel 9, fastgjort pâ en stempelstang 10, kan drives frem og tilbage, fx. ved hjælp af en hydraulisk driven-hed (ikke vist). Stempelstangen 10 er f0rt tætnende gennem endevæggen pâ cylinderen 8.

20 En tilf0rselsledning 11 for affald er forbundet til en âbning i cylinderen 8, hvorhos den anden ende af ledningen er forbundet til en affaldsti.lf0rsel, fx. en beholder 12. En ventil 13 er anbragt i ledningen 11, hvorved tilf0rslen af affald til mâlecylinderen 8 kan âbnes og lukkes. Ligeledes findes en ventilindretning 14 j. tilf0rselslednin-25 · gen 7 mellem cylinderen 8 og hovedcylinderen 1.

Indvendigt i cylinderen 1 findes et pladeformet eller anderledes forraet blandegitter 15, som er vist forst0rret pâ fig. 4, af hvilken det fremgâr, at âbningerne 15' er anbragt med regelmæssige mellemrum.

X den viste udformning griber kanten af blandegitteret 15 ind i en 30 spiralforraet rille 17 pâ det indre af væggen i cylinderen 1. Gitteret er fastgjort til en drivstang 18, som er forhindret i at dre je pâ en mâde, som ikke er vist.

Under tilf0rslen af affald er en vacuumledning (ikke vist) forbundet til en âbning 1' i cylindervæggen til evakuering af gasser og dam-35 pe, som kan frembringes pâ grund af den stadigt h0je temperatur i cy-

DK 156879 B

- 5 - linderen, som f01ge af tidligere pâfyldninger.

Til fyldning âbnes ventilen 13, hvorved mâlecylinderen 8 fyldes med et forud bestemt volumen af affald, fx. flydende organisk materia-le. Derpâ âbnes ventilen 14 og stemplet 9 bevæges til h0jre, hvorved 5 affald f0res ind i cylinderen 1. Efter at ventilen 14 er blevet lukket, tilf0res smeltet glas gennem en tilf0rselsledning 19, en ventil 20 fra en smelteovn (ikke vist) til en ledning 21 forbundet til t0mningsâbnin-gen 3 og derpâ til cylinderen 1. Derpâ frakobles vacuumledningen fra cylinderen, og cylinderen 1 sættes i rotation, hvorved gitteret som 10 f01ge af pâvirkningerne mellem gitteret 15 og rillen 17 bevæges mod venstre med ensartet hastighed.

Cylinderen 1 samt glasforsyningstilf0rslen kan, hvis det er n0d-vendigt, opvarmes med henblik pâ at opretholde temperaturen.

Hullerne 15' i blandegitteret er anbragt sâledes, at der tæt ved 15 cylinderaksen er et st0rre tværsnit til passage af materiale, end ved dets periferi, sâledes at glas hovedsagelig passerer tæt ved gitterak-sen og derpâ bevæges mod cylinderperiferien af centrifugalkræfterne frembragt ved rotationen af cylinderen. Derved opnâs der en tæt blan-ding af glasset med det indf0rte affald, og efter ca. 1 minut vendes 20 rotationsretningen for cylinderen, hvorved gitteret atter bevæges mod sin startposition, til h0jre for fig. 1. Derpâ standses rotationen.

Mellem cylinderen 1 og tilf0rslen 7 og ligeledes mellem cylinderen og tilf0rslen 21 findes koblingsforbindelser (ikke vist), sâledes at cylinderen kan drejes til den stilling, som er vist skematisk pâ fig.

25 1.

I denne position kan en fjernelsesstang 22 f0res ind i cylinderen, fx. drevet hydraulisk efter at der er opnâet tilstrækkelig k01ing af blandingen. Stangen pâvirker fjernelsespladen 16 og skubber den mod den anden ende af cylinderen, hvorved indholdet presses ind i ledningen 23, 30 som er forbundet med hullet 3. Denne ledning kan fx. være forbundet til en maskine til fremstilling af piller eller kugler eller forskelligt formede genstande af glasmassen, hvorhos genstandene indeholder det indkapslede affald, sâledes at det ikke mere er til skade for milj0et.

Derpâ svinges cylinderen 1 tilbage til den position, som er vist med 35 fuldt optrukne linier pâ fig. 1, og fjernelsespladen 16 bevæges tilbage - 6 -

DK 156879 B

til sin startposition af fjernelsesstangen 23, hvorpâ en yderligere pâ-fyldning kan startes.

For at for0ge levetiden kan cylinderen indvendigt være forsynet med en keramikbeklædning.

5 I stedet for ved hjælp af rillen 17 og cylinderrotationen er det ogsâ imiligt at drive gitteret 15 med en hydraulisk lineær fremskubning af stangen 18 fastgjort pâ gitteret. Det er ogsâ muligt at indf0re af-fald samt glasset i cylinderen ved hjælp af en pumpe, men i det tilfæl-de skal det sikres, at ingen luft indf0res i cylinderen i forbindelse 10 med eksplosionsfaren.

Pâ fig. 2 vises en anden udformning af apparatet. Dette bestâr faktisk af en extrusionscylinder 24, som har en spids 25 og en lukke-ventil 26 fastgjort pâ spidsen. Extrusionscylinderen 24 har en central aksel 25a, som kan drives ved hjælp af en motor 26', et spiralformet 15 blad 27 fastgjort pâ skaftet, hvor omkredskanten pâ bladet ber0rer den indre cylindervæg, samt et antal radiale blade 28.

Den h0jre ende af cylinderen pâ fig. 2 er forbundet med en af-faldstilf0rselsledning 29 og med en glastilf0rselsledning 30. Glastil-f0rselsledningen er i denne udformning anbragt koaksialt omkring af-20 faldsledningen 29. I tilslutning til spidsen 25 er der anbragt en k01e-spole 31 omkring cylinderen til k01ing til plastisk tilstand af massen, som forlader spidsen. Den udgâende plastiske streng kan transporteras væk pâ en rulletransport0r 32. Hvis det 0nskes, kan strengen deles i stykker. Udgangsenden fra cylinderen kan ogsâ forbindes til en pillema-25 skine eller et lignende apparat.

For at forhindre, at skadelige dampe, som muligvis stadig ville _ hænge ved massen, skulle undslippe til milj0et, nâr strengen udtages, er der anbragt en udsugning 33 ovenover rulletransport0ren.

Det vil være klart, at nâr der samtidig tilf0res afmâlte mængder 30 af affald og smeltet glas, blandes disse af blandespiralen 27 og derpâ af blandebladene 28. Der kan udtages vilkârlige pr0ver fra cylinderen gennem en âbning 34, som kan lukkes. Af sikkerhedsgrunde er extrudercy-linderen omgivet af et hus 35, som er udstyret med en vacuumledning 36. üd for udt0mningsâbningen 34 findes en tilsvarende udt0mningsâbning 37 35 i huset.

- 7 -

DK 156879 B

En tredie udformning af apparatet if01ge opfindelsen vises pâ fig.

3. Der har glastilf0rselsledningen 38 en lidt udvidet del 39 og en ud- str0mningsdel 40. En tilf0rselsledning 41 til uorganisk affald er for- seglet f0rt gennem væggen i glastilf0rselsledningen og har en afslut- 5 ningsdel 42 indenfor den udvidede del 39 for glastilf0rselsledningen, hvor afslutningsdelen er forsynet med âbninger/ som er regelmaessigt an- bragt langs omkredsen. Smeltet glas og affald tilf0res samtidig, affald » 5 5 under et près pa fx. 3x1/013x10 - 4x1,013x10 Pa (3 - 4 atm), hvorhos affald indspr0jtes i det flydende glas. Den udvidede del 39 af glastil-10 f0rslen og afslutningsdelen 42 pâ affaldsledningen er indeholdt i et hus 43, som er forbundet med et vibreringssystem (ikke vist). Under tilf0rslen af glas og affald vibreres huset 43, hvilket fremmer den tætte sammenblanding af affald og glas. Blandingen transporteres gennem ledningsdelen 40 til en pillemaskine eller en lignende maskine (ikke 15 vist).

Denne udformning har ingen mulighed for at evakuere dampe og er derfor kun egnet til uorganisk materiale, som fx. sten, métal, især tungmetaller, som fx. kvivs01v osv. Hvis det 0nskes, kan huset 43 omgi-ves af et andet hus, som har en evakueringsledning som i den anden ud-20 formning. Vibreringssystemet kan erstattes af en indretning, som frem-bringer h0jfrekvente lydvibrationer. I begge tilfælde fremmes blandingen, men ligeledes holdes âbningerne i afslutningsdelen 42 i affaldsledningen âbne.

Det vil være klart, at udformningerne if01ge fig. 2 og 3 angâr et 25 kontinuerligt arbejdende apparat, i modsætning til det if01ge fig. 1.

Ventilen 26 i udformningen if01ge fig. 2 tjener til at lukke ex-trusionscylinderen, hvis der sker et sammenbrud, eftersom luft ellers ville komme ind i apparatet og mâske nâ affald i ledningen 29, hvorved der kunne opstâ eksplosioner eller brand. Der kunne ogsâ komme luft ind 30 i glasledningen, hvilket er u0nsket.

Aile slags farligt affald kan indkaples i billigt glas ved frem-gangsmâden og apparatet if0lge opfindelsen, hvorved materialet bliver uskadeliggjort, og kan deponeres hvorsomhelst og, hvis det 0nskes, kan anvendes til afstivning af flodbreder ell. lign. formai, medens ogsâ 35 indkapslet organisk materiale til enhver tid kan genvindes ved atter at - 8 -

DK 156879 B

smelte glaspillerne hvis det til den tid vil være 0konomisk forsvarligt at genbruge dem. Det foreslâs at vaske de fremstillede piller eller an-dre genstande i et alkalisk bad til fjernelse af imilige vedhaangende giftige rester.

5

Claims (8)

1. Fremgangsmâde til uskadeligg0relse af farligt kemisk affald ved at blande det med glas, kendetegnet ved, at affaldet, som er i væske- eller pulvertilstand, f0res til en lukket beholder, hvorpâ den luft, som er til stede i materialet, fjernes fra beholderen gennem eva- 5 kuering, og at affaldet i denne tilstand blandes under tryk med flyden-de ordinaart silicaglas, og efter tilendebragt blanding st0rknes ved af-k01ing i form af cylindre, stænger, blokke, piller eller lignende gen-stande.

2. Fremgangsmâde if01ge krav 1, kendetegnet ved, at af-10 faldet opvarmes inden evakueringen i en separat beholder, for at drive en del af den tilstedeværende luft ud derfra.

3. Fremgangsmâde if01ge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at glasset, hvis affaldet er uorganisk, i flydende tilstand presses ind i beholderen, som rummer affaldet.

4. Fremgangsmâde if01ge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at affaldet, hvis det er organisk, presses ind i det flydende glas i beholderen.

5. Apparat til ud0velse af fremgangsmâden if01ge kravene 1-4, hvor beholderen (1) er en blandecylinder, som er udstyret med en evakue- 20 ringsledning, en tilf0rselsledning (11) til affaldet og en tilf0rsels-ledning (19) til det flydende glas, kendetegnet ved, at blandecylinderen (1) kan rotere omkring sin akse, og at den er udstyret med en spiralrille (17) pâ indersiden af væggen, et blandegitter (15), som kan f0res frem og tilbage i cylinderens længdeakse under indgreb 25 med rillen og under rotation, samt et flyttestempel (16), som kan f0res frem og tilbage i cylinderens længderetning.

6. Apparat if01ge krav 5, kendetegnet ved, at blandecylinderen (1) er drejelig ved hjælp af tappe til en stilling, i hvilken den forbindes til k01emidler (ikke vist) og til et glaspresningsappara- 30 tur (ikke vist), og i hvilken stilling stemplet (16) kan f0res i ret-ning af cylinderens forbindelse til glasforsyningen.

7. Apparat til ud0velse af fremgangmsâden if01ge kravene 1-4, kendetegnet ved, at beholderen er en stationær blandecylin- - 10 - DK 156879 B der (24) delt pâ langs i to halvdele og forsynet med en central aksel (25a), soin kan saattes i rotation, og pâ hvilken er anbragt spiralsnoede transportblade (27) og/eller rækker af blandeblade (28), og i hvilken forbindelsen til affaldstilf0rslen (29) og til glastilf0rslen (30) er 5 anbragt ved enden af cylinderen modsat udtagningsenden pâ blandecylin-deren, hvilken udtagningsende er forsynet med k01emidler (31) og med en extruderspids (25) og en ventil (26).

8. Apparat til ud0velse af en fremgangsmâde if01ge kravene 1-4, kendetegnet ved, at beholderen er en udvidet del (39) af 10 glastilf0rselsledningen (38), i hvilken tilf0rselsledningen (41) for affaldet indmunder, hvilken tilf0rselsledning til affald pâ et stykke (42) inde i glastilf0rselsledningen (39) er forsynet med udstr0mnings-âbninger (42a), som er anbragt med regelmæssige mellemrum, hvilken led-ningskombination (38, 42) indmunder i et hus (43), til hvilket en vi-15 brationsindretning er forbundet.