[其他]处理废离子交换树脂的方法和装置

说明书

本发明与废离子交换树脂特别是核电厂或类似 工厂的放射性废离子交换树脂的处理方法及装置有 关。

缩减废离子交换树脂(废树脂)的体积，并使其转 变为无机物质的方法大体分为：以酸解法为代表的湿 法处理，和以沸腾床法为代表的干法处理。

湿法处理有这样一个问题，即在废树脂经分解处 理后，含有分解残质的放射性废液必须用适当的方法 再处理，比如靠蒸发使之浓缩。

沸腾床法是干法处理的典型实例，在此方法中废 树脂用沸腾床烧掉，例如象1982年第12400号日本 专利公布(Japanese Patent Laidopen)中所阐述的那 样。

虽然干法处理可以避免湿法处理中的那种问题， 但沸腾床法作为干法处理的典型实例在应用时会遇 到下例问题：

(1)残质和放射性物质的扩散量是很大的。也就 是说，由于废树脂是在流动气体中燃烧及粉碎的，因 此残质和放射性物质被分解气体(废气)带出并扩 散。所以使处理废气用的过滤器的负荷变得非常 大。

(2)废树脂燃烧时产生了象(SO_x)，(NO_x)或类 似这样的有害气体。为此，必须使用碱性涤气器或类 似设备来处理废气，但需要处理的废气量是相当大 的。换句话说，为了与沸腾床法匹配，必须提供三至 五倍化学当量的含氧空气，从而使废气量增加了很 多。

(3)不仅残质含有放射性物质，而且因处理废气 而产生的再生废料如Na NO₃和Na₂SO₄也同样含有 放射性物质。并且这些物质与放射性废料相加，从而 减小了体积减小系数。

换句话说，当1公斤废树脂在沸腾床中燃烧时， 分解残质达百分之几(约30克)，与此同时生成约 0.7公斤的放射性废料。假如这些废料经过减小体 积，并由现有的处理放射性废料的设备制成球的话， 则体积减少系数只不过是1/4。

作为放射性废物还分别产生了0.4公斤的水和 2.3公斤的CO₂。如果残质的生成量为0.03公斤，则 由废树脂热解而产生的再生性放射性废料中氮化物 和硫化物含量为18％(重量)。

当1公斤阳离子交换树脂作为废树脂单独热解 时，上述含量为24％(重量)，而阴离子交换树脂单独 热解时，上述含量为9％(重量)。也就是说，当阳离 于交换树脂单独热解时上述含量变得很不理想，高 达24％(重量)。减少再生性放射性废料可望从减少 放射性废料的生成量这方面近一步实现。

(4)由于燃烧是在单一的氧化性气体中，在 600至900℃的热解温度范围内完成，所以炉体材料 在一持续使用期内将损坏。

(5)采用一般技术减小废树脂体积并使其变成无 机物质的共同问题是：上述的转变系统和用於固化成 形分解残质系统是彼此分开的，所以系统变得很复 杂，而且操作人员或工人在处理废树脂时很可能受到 辐射。

本发明的目的之一是提供一套处理废离子交换 树脂的方法和装置，它能使废树脂热解期间生成的分 解气体可以有选择地分离及处理。

本发明的另一目的是提供一套处理废离子交换 树脂的方法与装置，它能使废树脂的处理体积显著地 减少。

本发明的另一目的是提供一套处理废离子交换 树脂的方法与装置，它能使残质和放射性物质的扩散 得以避免。

本发明的另一目的是提供一套处理废离子交换 树脂的方法与装置，它使得废离子交换树脂能够在低 温下热解。

本发明属于处理废离子交换树脂的方法，它包 括：第一热解分离阶段，在这个阶段中废树脂是在惰 性气体中热解，并分离热解时所生成的分解气体；第 二热解分离阶段在氧化性气体中热解第一阶段热解 过的废树脂，并分离热解时所生成的分解气体。

为了实际上应用上述方法，最好在第一第二分离 阶段实行前，使废离子交换树脂吸收催化剂；当废树 脂为阳离子交换树脂时用离子交换法预先吸收做为 催化剂的过渡金属，而当废树脂是阴离子交换树脂时 则用离子交换法预先吸收含有过渡金属的负离子基 团作为催化剂。

适于被废阳离子交换树脂所吸收的过渡金属是 以铂，钯，铁为代表的位于元素周期表第VIII族中的 过渡金属，或是以铜为代表的位于周期表中第1族中 的那些过渡金属。