廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法
2023-12-10 01:56:21
專利名稱：廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法
技術領域：
本發明涉及一種基於工業殘渣和廢料固體燃燒的領域，特別涉及一種廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法。
背景技術：
鈉是一種非常活潑的金屬元素，極易在空氣中燃燒，有很大的火險性，同時它又具有非常活潑的化學性質，鈉與水接觸即可發生劇烈的鈉水反應，產生氫氣，氫氣在空氣中達到一定比例就會爆炸，因此應當將鈉迴路及鈉設備中排出的鈉、鉀及鈉鉀合金等進行妥善處理，以確保人員的生命和國家財產的安全。目前國外銷毀廢鈉、鉀及鈉鉀合金的方法比較多，分為以下幾種(1)燃燒法，該方法一次最多能處理50磅廢鈉、鉀及鈉鉀合金；2)水下處理法，要求建立一個特殊的處理系統，將廢鈉、鉀及鈉鉀合金加熱熔化後引流並噴射到10英尺深處的水下進行處理，該系統有每小時處理5000磅廢鈉和鈉鉀合金的能力，但是對場所和設備要求很高；(3)引爆法，在水表面採用罐子裝上廢鈉用雷管引燃爆炸使之破裂；(4)水柱噴射法，將少量廢鈉、鉀及鈉鉀合金裝在合適的容器中，採用噴射水柱的方法銷毀廢鈉、鉀及鈉鉀合金；(5)蒸汽法，採用蒸汽對廢鈉、鉀及鈉鉀合金進行處理，該方法需要建立鍋爐系統，造價較高。無論採用以上哪一種方法，這些操作都容易發生爆炸，涉及到人身安全。
國內對廢鈉處理沒有相關的報導，我國快堆鈉工藝室在處理少量廢鈉、鉀及鈉鉀合金時採用軟管噴射水流的方式進行。通常，工作人員將盛有廢鈉容器置於開闊的地方，然後從屏蔽牆等後面遠距離用水噴射廢鈉、鉀及鈉鉀合金。該方式簡單、經濟、快速。但是每次處理的量相對比較少，一般在1kg以下。
發明內容
本發明克服了現有技術中的不足，提供了一種安全可靠，無汙染，節省開支的廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法。
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的該方法包括將廢鈉、鉀及鈉鉀合金引燃、燃燒、後處理等步驟，所述引燃、燃燒、後處理的同時進行鈉氣溶膠清除；所述的後處理工藝是燃燒停止後間斷性地開啟水霧噴淋系統，直至無爆炸聲為止；然後再間斷性地開啟水柱噴淋系統，並加入弱酸中和溶液至中性。
為了保證處理過程的安全，選用合適的水霧噴淋系統極為重要。本技術方案中所選用的水霧噴淋系統是所噴撒的水霧粒徑不大於0.3毫米，出水量為20～50L/min，噴水強度為2～11L/min·m2。
與現有技術相比，本發明的優點是該方法由於燃燒後採用了水霧噴淋系統進行處理，所噴撒的水霧粒徑不大於0.3毫米，水霧噴淋系統的出水量為20～50L/min，噴水強度為2～11L/min·m2，從而控制了鈉水反應的速度，大大降低了廢鈉銷毀過程中由於鈉水反應而發生爆炸的可能性，同時，由於降低了反應的速度，進而使廢鈉的次處理量增加。由於鈉水反應發生爆炸的可能性降低到了最低，因此就不必要選擇非常空曠的地方來建造專門的廢鈉銷毀廠房，只需要對現有廠房進行適當的改造，使之能夠具備實體隔離的功能，從而大大節省了廢鈉銷毀的開支。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明進一步的描述。
實施例1本實施例需要處理的廢鈉是鈉迴路及鈉裝置中排除的大量廢鈉及小部分鉀、鈉鉀合金。實驗室設有儀控室和燃燒室等，儀控室與燃燒室相鄰的牆上設計了窺視窗，通過窺視窗能夠實時觀察廢鈉處理間的狀態。
具體的銷毀工藝如下。
首先打開實驗室的通風除塵裝置，對鈉將要燃燒過程中產生的鈉氣溶膠進行過濾，從而使其排放到大氣中去鈉氣溶膠的濃度為最低，以避免對環境及人員的危害。將廢鈉在電加熱盤上加熱到100～120℃之間，引流到燃燒盤中，然後將少量的煤油倒入燃燒盤，然後用浸泡過煤油的棉紗點燃置於燃燒盤內，引燃煤油，通過窺視窗首先觀察到的是煤油燃燒的現象明亮的火焰伴隨濃濃的黑煙。大約半個小時後，黑煙慢慢消散，並伴隨少量白煙出現，此時用數字溫度計測量鈉池溫度，一般在200℃以上，鈉池表面是一層鈉的氧化物膜，用長杆工具將鈉池表面的氧化物膜攪動，立即冒出濃濃的白煙，鈉池呈現黃色火焰，火焰高度很低。燃燒室內能見度瞬間降低到0。此時，僅能通過窺視窗觀察到在燃燒盤的位置出現黃色的一片，其它地方能見度為0。大約兩個小時後，能觀察到燃燒室內能見度慢慢恢復，燃燒盤處黃色火焰消失。此時可由操作人員用長杆工具將鈉池表面厚厚的氧化物攪動，使鈉池深層的鈉繼續燃燒，燃燒室內立即回復到鈉燃燒時的狀態。如此反覆幾次，直到操作人員用長杆工具攪動鈉池時，無明顯鈉燃燒的現象為止。確認燃燒室和操作室處於安全狀態時，操作人員每間斷30秒，開啟水霧粒徑0.1毫米，出水量為20L/min，噴水強度為2L/(min·m2)，距燃燒盤0.5米的水霧噴淋系統30秒。操作人員能聽到鈉水反應時所發出的劇烈爆炸聲，如此反覆操作數次，開啟水霧噴淋系統的時間由30s～60s逐漸加長，直至鈉水反應的爆炸聲非常弱為止。此時同水霧噴淋系統操作，開啟水柱噴淋系統30s，操作人員又能聽到鈉水反應時所發出的劇烈爆炸聲，如此反覆操作數次，開啟水柱噴淋系統的時間由30s～60s逐漸加長，直至鈉水反應的爆炸聲非常弱為止。確認所有危險因素均被消除，此時操作人員進入燃燒室，並用長杆工具對燃燒盤內的溶液進行攪動。然後開啟燃燒盤上溶液的排放閥，將燃燒盤內的溶液排盡，並關閉排放閥。
在對燃燒盤的衝洗過程中，不斷的加入稀鹽酸稀釋溶液，當廢液池的溶液呈中性時，燃燒盤也已經被衝洗乾淨。
實施例2本實施例同實施1，其不同之處在於，本實施例操作人員每間斷60秒開啟的水霧噴淋系統的水霧粒徑為0.3毫米，出水量為50L/min，噴水強度為11L/min·m2，距燃燒盤1m的噴頭60秒。
實施例3本實施例同實施1，其不同之處在於，本實施例操作人員每間斷45秒開啟的水霧噴淋系統的水霧粒徑為0.2毫米，出水量為40L/min，噴水強度為6L/min·m2，距燃燒盤0.75m的噴頭45秒。
權利要求
1.一種廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法，包括將廢鈉、鉀及鈉鉀合金引燃、燃燒、後處理等步驟，其特徵在於，所述引燃、燃燒、後處理的同時進行鈉氣溶膠清除；所述的後處理工藝是燃燒停止後間斷性地開啟水霧噴淋系統，直至無爆炸聲為止；然後再間斷性地開啟水柱噴淋系統，並加入弱酸中和溶液至中性。
2.根據權利要求1所述的廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法，其特徵在於，所述的水霧噴淋系統的水霧粒徑不大於0.3毫米。
3.根據權利要求1所述的廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法，其特徵在於，所述的水霧噴淋系統出水量為20～50L/min，噴水強度為2～11L/min·m2。
4.根據權利要求1或2或3所述的廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法，其特徵在於，所述的水霧噴淋系統的噴頭與燃燒盤的距離為0.5～1米。
5.根據權利要求1所述的廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法，其特徵在於，所述的間斷性地開啟水霧噴淋系統、水柱噴淋系統是指每次噴淋時間為30～60秒，間隔時間為30～60秒。
6.根據權利要求1所述的廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法，其特徵在於，所述的弱酸為稀鹽酸。
全文摘要
本發明公開了一種廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法，皆在提供了一種安全可靠，無汙染，節省開支的廢鈉、鉀及鈉鉀合金的銷毀方法。該方法包括將廢鈉、鉀及鈉鉀合金引燃、燃燒、後處理等步驟，所述引燃、燃燒、後處理的同時進行鈉氣溶膠清除；所述的後處理工藝是燃燒停止後間斷性地開啟水霧噴淋系統，直至無爆炸聲為止；然後再間斷性地開啟水柱噴淋系統，並加入弱酸中和溶液至中性。
文檔編號B09B3/00GK1945120SQ20061014585
公開日2007年4月11日 申請日期2006年11月21日 優先權日2006年11月21日
發明者杜海歐, 申鳳陽 申請人:中國原子能科學研究院