WikiDer > Геомелтинг

Geomelting

GeoMelt это процесс, при котором опасный, загрязненный материал (например, радиоактивные отходы[1] и тяжелые металлы[2]) смешивается с чистой почвой, смесью промышленных минералов и / или стекла фритта и плавлен, чтобы создать чрезвычайно твердый и устойчивый к выщелачиванию стеклянный продукт.[3] Стеклование иммобилизует почти все неорганические загрязнители (т.е. радионуклиды и тяжелые металлы), присутствующие в исходной смеси, путем включения в матрицу стекла.[4] Органические отходы в расплаве уничтожаются пиролиз, и газообразные загрязнения, выделяющиеся в процессе плавления, обрабатываются отдельно.[5]

Разработан в 1980 году Министерством энергетики США. Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория[6] (PNNL) процесс GeoMelt развертывается одним из двух способов: на месте (На месте) лечение захороненных радиоактивных и опасных отходов, и в-Контейнер Витрификация (ICV), который является лечением еха места, где радиоактивные и опасные отходы остекловываются в стальном контейнере огнеупорной футеровки.[3]

Обработать

Витрификация

Геомелтинг основан на принципе стеклование, процесс формирования стекла. Для эффективного стеклования любой смеси материалов должны присутствовать вещества, способствующие стеклованию (так называемые стеклообразователи).[1] Эти стеклообразователи обычно содержат кремний и кислород и присутствуют в большинстве почв.

Эффективность этого процесса во многом зависит от того, сколько отходов можно смешать со стеклообразователями. Расплавы в промышленных масштабах показали, что стабильное соединение стекла образуется даже тогда, когда исходная смесь расплава содержит до 33-40% отходов по массе,[1][3][5] в зависимости от вида отходов.

Плавление

Сначала отходы смешиваются с почвой, содержащей стеклообразователи, в большом контейнере, установленном с электроды (электрические проводники), подходящие для нагрева смеси. Используемый контейнер находится либо под землей[7] (подповерхностное плоское стеклование, или SPV) или над землей (внутриконтейнерное стеклование, или ICV).[7] В обоих случаях смесь отходов и почвы загружается в контейнер, и процессы нагрева начинаются при включении электродов. Из-за пространственных ограничений вся смесь не может плавиться одновременно. В первую очередь расплавляются материалы, расположенные ближе всего к электродам, и конвекционные потоки (движение веществ в жидкости) внутри расплавленной смеси продолжает добавлять твердый материал в расплавленный материал. Примерно через 36-58[8] часов, вся смесь расплавляется и конвекционные токи создают однородность (равное распределение компонентов) в полученной смеси.[9]

Подповерхностное плоское остекловывание (SPV)

При подповерхностном плоском стекловании все операции плавления выполняются на месте загрязнения. Очень высокий (около 6 метров в глубину),[9] В загрязненной почве вырывается узкая пещера, служащая емкостью для плавления. Внутри каверны размещены очень большие электроды для оптимизации времени плавления.[5] Затем опасные отходы смешиваются с почвой внутри пещеры, и начинается плавление. После формирования стеклянного изделия его либо оставляют в земле.[10] или переведены на установку для захоронения.

Преимущества

Плавки SPV не требуют больших капитальных вложений, потому что единственное необходимое строительство - это каверна, которую необходимо вырыть, и извлечение застеклованной массы после плавления.[11] Плавки SPV стоят примерно 355–461 долларов за тонну.[12] переработанных отходов. По сравнению со стоимостью утилизации 555 долларов за килограмм.[13] (или 500 000 долларов за тонну) ядерных отходов, SPV очень рентабельно. Риск получения травм на рабочем месте также очень мал, поскольку процесс плавления происходит под землей и вдали от рабочих на объекте.[10] Наконец, у плавильных каверн нет ограничений по размеру,[5] поэтому SPV может одновременно обрабатывать очень большие объемы отходов.

Недостатки

SPV не лишен недостатков. Для выполнения плавки SPV все материалы и персонал должны быть перемещены на площадку плавки,[9] поэтому необходимо учитывать стоимость транспортировки для обоих. После того, как все загрязнители будут удалены или уничтожены на объекте, проект необходимо переместить, чтобы продолжить работу. Плавление не может начаться сразу после прибытия бригады, потому что на копание пещер и размещение электродов внутри требуется несколько часов.[5]

Витрификация в контейнере (ICV)

Контейнерное остекловывание расплавов осуществляется над землей в контейнере из жаропрочного металла, покрытого защитным слоем песка.[14] Песок отделяет стенки емкости от расплавленной смеси и придает форму стеклянному изделию после его охлаждения.[15] Плавки выполняются в быстрой последовательности; как только один расплав остынет, в другой контейнер для отходов загружают электроды, и процесс начинается снова. Затем остеклованное стекло отправляется на утилизацию.[1]

Преимущества

Поскольку эти плавки производятся на очистных сооружениях, все плавки эффективны и централизованы в этом месте.[16] На предприятии систематически загружаются и перерабатываются смеси отходов и почвы. Поскольку смеси плавятся над землей, машинам не нужно откапывать стеклянный продукт, как в расплаве SPV. Контейнеры для расплава - это также контейнеры, используемые для транспортировки стекла,[3] Таким образом, при утилизации стекла требуется меньше передач.

Недостатки

Расплавы ICV также имеют свои недостатки. Самая непосредственная проблема при плавках ICV - это стоимость. Для ICV требуется очистное сооружение, что означает, что необходимо построить новое предприятие или отремонтировать существующее, чтобы приспособиться к новому процессу. Оба метода требуют значительного капиталовложение. Даже после того, как оборудование будет подготовлено к процессу, плавка ICV стоит около 1585 долларов за тонну.[12] переработанных отходов (в 3-4 раза дороже плавки СПВ). Эти дополнительные расходы связаны с необходимыми мерами безопасности на объекте. Например, процесс плавления происходит при очень высоких (от 1200 до 2000 ° C) температурах,[17] и часть этого тепла рассеивается по всему объекту; поэтому в помещениях, где находятся рабочие, необходимы соответствующее охлаждение и вентиляция.[18]

Очистка отходящих газов

Пока загрязненная смесь тает, газы (называемые отходящие газы) выпущены,[19] которые сами по себе являются опасными веществами. Эти газы улавливаются стальным вытяжной шкаф[20] и отправлено через систему лечения[1] который затем удаляет около 99,9999% загрязняющих веществ.[1][21] Стандартные лечебные процедуры включают фильтрацию[1] к влажная чистка[20][22] (использование жидкости для удаления газообразных примесей), хотя точные процедуры зависят от обрабатываемых газов.

Приложения

Опасные материалы часто очень трудно удалить и обработать.[23] Загрязняющие вещества могут попасть в почву,[24] содержащиеся в иле,[25] или присутствуют в отработавших активных зонах ядерных реакторов.[26] Независимо от того, где существует опасность, для каждой из них требуются разные методы обработки и утилизации с использованием стандартных процессов обращения с отходами. Однако в случае геомелтирования процесс обработки (плавления) практически такой же.[27] для каждой партии, как и произведенное стекло, независимо от загрязняющих веществ в смеси. Благодаря этой универсальности геомелтинг используется во многих операциях по борьбе с опасностями.[3]

Органика

GeoMelt используется для обработки различных органических отходов, включая масла, пестициды[28] и гербициды, растворители[29] и стойкие органические загрязнители, включая полихлорированные бифенилы (Печатные платы), диоксины, и фураны (GeoMelt разрешен Агентством по охране окружающей среды США (EPA) в качестве утвержденного метода термической обработки ПХД на всей территории США.[30] Эти отходы канцерогены[31] (канцерогенные вещества) и часто со временем нарушают критические функции организма (например, дыхание). Процесс плавления разрушает органические соединения, потому что ни один органический материал не может выдержать высокие температуры процесса плавления.[1]

Неорганика

Неорганические загрязнители, такие как тяжелые металлы (токсичные металлы, включая Меркурий, кадмий, и вести[32]) попадают в окружающую среду через промышленные утечки и автомобильные отходы.[33] Если оставить эти опасные неорганические вещества без присмотра, они могут разрушить экосистемы.[34] и вызывают психические / физические заболевания[32] в людях. Независимо от смеси металлов, геомелтинг изолирует эти тяжелые металлы в стеклянной матрице и предотвращает их попадание в окружающую среду,[6] устранение угрозы для окружающей среды.

Радиоактивные материалы

С появлением атомных электростанций, ядерное загрязнение (распространение радиоактивных материалов) стало проблемой для окружающей среды. Количество излучения в радиоактивных материалах может быть небезопасным для живых организмов.[35] поэтому важно удалить все ядерные загрязнения. Ядерные отходы, естественно, остаются опасными в течение сотен лет.[36] но при обработке с помощью geomelting радиоактивные материалы улавливаются таким образом, что предотвращает выброс радиоактивных выбросов,[37] эффективно нейтрализуя их.

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г час КГ. Финукан; L.E. Томпсон; Т. Абуку; Х. Накаучи (24–28 февраля 2008 г.). «Обработка асбестовых отходов с использованием процесса витрификации GeoMeltⓇ» (PDF). Конференция по управлению отходами 2008: 3. Получено 11 октября, 2013.
  2. ^ Джон Виджген; Рон МакДауэлл. «Технические характеристики и технические данные технологии GeoMelt» (PDF). Получено 22 октября, 2013.
  3. ^ а б c d е Курион, Инк. «ГеоМелт». Архивировано из оригинал на 2013-10-13. Получено 11 октября, 2013.
  4. ^ Фрейзер, Дон; Лео Томпсон. «Процесс GeoMelt: альтернатива утилизации отходов пестицидов и обработки почвы» (PDF): 553. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  5. ^ а б c d е Морс, М.К .; Б.Р. Новак; L.E. Томпсон (26 февраля - 2 марта 2006 г.). «Подповерхностная планарная обработка проблемных отходов TRU: статус демонстрационной программы» (PDF). WM '06 конференция: 2.
  6. ^ а б Курион, Инк. «Курион приобретает GeoMelt® для расширения возможностей стеклования». Получено 22 октября, 2013.
  7. ^ а б Томпсон, Л. «Анализ затрат на обработку смешанных отходов для различных конфигураций процесса стеклования GeoMelt». OSTI 828961. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  8. ^ КГ. Финукан; L.E. Томпсон; Т. Абуку; Х. Накаучи (24–28 февраля 2008 г.). «Обработка асбестовых отходов с использованием процесса витрификации GeoMeltⓇ» (PDF). Конференция по управлению отходами 2008: 6. Получено 11 октября, 2013.
  9. ^ а б c Морс, М.К .; Б.Р. Новак; L.E. Томпсон (26 февраля - 2 марта 2006 г.). «Подповерхностная планарная обработка проблемных отходов TRU: статус демонстрационной программы» (PDF). WM '06 конференция: 7.
  10. ^ а б Морс, М.К .; Б.Р. Новак; L.E. Томпсон (26 февраля - 2 марта 2006 г.). «Подповерхностная планарная обработка проблемных отходов TRU: статус демонстрационной программы» (PDF). WM '06 конференция: 3.
  11. ^ Томпсон, Л. (24–28 февраля 2002 г.). «Анализ затрат на переработку смешанных отходов для различных конфигураций процесса стеклования Geomelt» (PDF): 7. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  12. ^ а б Томпсон, Л. (24–28 февраля 2002 г.). «Анализ затрат на обработку смешанных отходов для различных конфигураций процесса стеклования Geomelt» (PDF): 1. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  13. ^ Орзаг, Питер Р. (14 ноября 2007 г.). «Затраты на переработку и прямое захоронение отработавшего ядерного топлива» (PDF): 9. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  14. ^ Hrma, P.R .; Д.-С. Ким; J. D. Вена; Я. Матяш; Д. Э. Смит; М. Дж. Швайгер; Дж. Д. Йегер (март 2005 г.). «Испытания крупномасштабных очков ICV с имитатором Hanford LAW» (PDF): 20. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  15. ^ Hrma, P.R .; Д.-С. Ким; J. D. Вена; Я. Матяш; Д. Э. Смит; М. Дж. Швайгер; Дж. Д. Йегер (март 2005 г.). «Испытания крупномасштабных очков ICV с имитатором Hanford LAW» (PDF): 3.19. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  16. ^ Томпсон, Л. (24–28 февраля 2002 г.). «Анализ затрат на переработку смешанных отходов для различных конфигураций процесса стеклования Geomelt» (PDF): 4. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  17. ^ Орган по снятию с эксплуатации ядерных установок (30 мая 2008 г.). «Стеклование СЗО GeoMelt» (PDF): 1. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  18. ^ Министерство труда США. «Профессиональное тепловое воздействие».
  19. ^ Aquadecks Group. «Процесс термической обработки геомельта». Получено 30 октября, 2013.
  20. ^ а б Томпсон, Л. (24–28 февраля 2002 г.). «Анализ затрат на переработку смешанных отходов для различных конфигураций процесса стеклования Geomelt» (PDF): 3. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  21. ^ Томпсон, Л. (24–28 февраля 2002 г.). «Анализ затрат на обработку смешанных отходов для различных конфигураций процесса стеклования Geomelt» (PDF): 2. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  22. ^ Томпсон, Лео Э .; Николас Мегалос; Дэвид Осборн (27 февраля - 2 марта 2000 г.). «Разрушение гексахлорбензола с помощью процесса Geomelt» (PDF): 5. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  23. ^ Министерство труда США. «Обеззараживание».
  24. ^ Агентство по охране окружающей среды США. "Загрязнение почвы".
  25. ^ Программа ООН по окружающей среде. «Обработка, повторное использование и утилизация осадка».
  26. ^ Фрогатт, Энтони (2 ноября 2005 г.). «Опасности ядерных реакторов». Атомная энергетика: мифы и реальность: 23.
  27. ^ КГ. Финукан; L.E. Томпсон; Т. Абуку; Х. Накаучи (24–28 февраля 2008 г.). «Обработка асбестовых отходов с использованием процесса витрификации GeoMeltⓇ» (PDF). Конференция по управлению отходами 2008: 5. Получено 11 октября, 2013.
  28. ^ Департамент охраны окружающей среды, Флорида. «Синтетические органические загрязнители и их стандарты».
  29. ^ Национальный институт охраны труда. "Органические растворители".
  30. ^ Агентство по охране окружающей среды США (25 января 2017 г.). «Разрешение, выданное в соответствии с разделом 6 (e) (1) Закона о контроле за токсичными веществами 1976 года (TSCA), публичным законом № 94-469 и Федеральным регламентом по полихлорированным дифенилам (ПХД), 40 CFR 761.60») (PDF). epa.gov. Получено 30 мая, 2017.
  31. ^ Центры по контролю и профилактике заболеваний. «Нейротоксичность органических растворителей».
  32. ^ а б Министерство труда США. «Токсичные металлы».
  33. ^ Округ Фэрфакс, штат Вирджиния. «Загрязнение хэви-металом встречается чаще, чем вы думаете».
  34. ^ Сингх, Рина; Нита Гаутам; Анураг Мишра; Раджив Гупта (2011). «Тяжелые металлы и живые системы: обзор». Индийский журнал фармакологии. 43 (3): 246–253. Дои:10.4103/0253-7613.81505. ЧВК 3113373. PMID 21713085.
  35. ^ NRC. «Радиационная защита».
  36. ^ Всемирная ядерная ассоциация. «Управление отходами: обзор».
  37. ^ КГ. Финукан; L.E. Томпсон; Т. Абуку; Х. Накаучи (24–28 февраля 2008 г.). «Обработка асбестовых отходов с использованием процесса витрификации GeoMeltⓇ» (PDF). Конференция по управлению отходами 2008: 1. Получено 11 октября, 2013.

внешние ссылки