Jump to content

Геоплавление

GeoMelt — это процесс, с помощью которого опасные, загрязненные материалы (например, радиоактивные отходы) [ 1 ] и тяжелые металлы [ 2 ] ) смешивается с чистой почвой, смесью промышленных минералов и/или стеклянной фриттой и расплавляется для получения чрезвычайно твердого и устойчивого к выщелачиванию стеклянного изделия. [ 3 ] Витрификация иммобилизует почти все неорганические загрязнения (т.е. радионуклиды и тяжелые металлы), присутствующие в исходной смеси, путем включения в матрицу стекла. [ 4 ] Органические отходы в плавке уничтожаются пиролизом , а газообразные загрязнения, выделяющиеся в процессе плавки, утилизируются отдельно. [ 5 ]

Министерства энергетики США. Разработан в 1980 году Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией [ 6 ] (PNNL), процесс GeoMelt развертывается одним из двух способов: обработка захороненных радиоактивных и опасных отходов на месте (на месте) и витрификация в контейнере (ICV), которая представляет собой обработку ex-situ, где радиоактивные и опасные отходы отходы остекловываются в стальном контейнере с огнеупорной футеровкой. [ 3 ]

Витрификация

[ редактировать ]

Геоплавление основано на принципе стеклования — процесса формирования стекла. Для эффективного остеклования любой смеси материалов должны присутствовать вещества, способствующие стеклообразованию (так называемые стеклообразователи). [ 1 ] Эти стеклообразователи обычно содержат кремний и кислород и присутствуют в большинстве почв.

Во многом эффективность этого процесса зависит от того, сколько отходов можно смешать со стеклообразователями. Промышленные плавки показали, что устойчивый стекломасса образуется даже в том случае, если исходная расплавная смесь содержит до 33-40% отходов по массе. [ 1 ] [ 3 ] [ 5 ] в зависимости от вида отходов.

плавление

[ редактировать ]

Сначала отходы смешивают с грунтом, содержащим стеклообразователи, в большом контейнере, в котором установлены электроды (электропроводники), пригодные для нагрева смеси. Используемый контейнер находится либо под землей, либо под землей. [ 7 ] (подповерхностная планарная витрификация, или SPV) или надземная (внутриконтейнерная витрификация, или ICV). [ 7 ] В обоих случаях смесь отходов и почвы загружается в контейнер и при включении электродов начинаются процессы нагрева. Из-за пространственных ограничений вся смесь не может расплавиться одновременно. Материалы, ближайшие к электродам, плавятся первыми, а конвекционные токи (движения веществ в жидкости) внутри расплавленной смеси продолжают добавлять в расплавленный материал все больше твердого материала. Примерно через 36-58 [ 8 ] часов вся смесь расплавляется, а конвекционные потоки создают однородность (равномерное распределение компонентов) внутри полученной смеси. [ 9 ]

Подповерхностная планарная витрификация (SPV)

[ редактировать ]

При подповерхностном планарном остекловывании все операции плавления выполняются на месте загрязнения. Очень высокий (около 6 метров в глубину), [ 9 ] В загрязненной почве вырыта узкая каверна, служащая плавильной емкостью. Внутри полости расположены очень большие электроды для оптимизации времени плавления. [ 5 ] Затем опасные отходы смешиваются с почвой внутри пещеры, и начинается плавление. После того, как стеклянное изделие сформировано, его либо оставляют в земле [ 10 ] или переданы на пункт захоронения.

Преимущества
[ редактировать ]

Плавка SPV не требует больших капитальных вложений, поскольку единственное необходимое сооружение — это рытье каверны и извлечение остеклованной массы после плавки. [ 11 ] Плавки SPV стоят примерно 355–461 доллар за тонну. [ 12 ] переработанных отходов. По сравнению со стоимостью утилизации в 555 долларов за килограмм. [ 13 ] (или 500 000 долларов за тонну) ядерных отходов, SPV очень рентабелен. Риск получения травм на работе также очень мал, поскольку процесс плавления происходит под землей и вдали от рабочих на площадке. [ 10 ] Наконец, расплавленные пещеры не имеют ограничений по размеру. [ 5 ] поэтому SPV может обрабатывать очень большие объемы отходов одновременно.

Недостатки
[ редактировать ]

SPV не лишен недостатков. Для проведения плавки SPV все материалы и персонал должны быть перевезены на место плавки. [ 9 ] поэтому необходимо учитывать транспортные расходы для обоих. После того как все загрязняющие вещества будут удалены или уничтожены на объекте, проект должен быть перенесен для продолжения работы. Плавление не может начаться сразу после прибытия бригады специалистов, поскольку на то, чтобы выкопать каверны и разместить внутри электроды, уходит несколько часов. [ 5 ]

Внутриконтейнерная витрификация (ICV)

[ редактировать ]

Внутриконтейнерное стеклование расплавов проводят над землей в емкости из жаростойкого металла, покрытой защитным слоем песка. [ 14 ] Песок отделяет стенки емкости от расплавленной смеси и придает форму стеклянному изделию после его остывания. [ 15 ] Плавки осуществляются в быстрой последовательности; как только один расплав остынет, в другой контейнер для отходов загружают электроды, и процесс начинается снова. Затем стеклопакеты отправляют на утилизацию. [ 1 ]

Преимущества
[ редактировать ]

Поскольку эти плавки проводятся на очистных сооружениях, все плавки эффективны и централизованы в этом месте. [ 16 ] На объекте систематически загружаются и перерабатываются смеси отходов и почвы. Поскольку смеси плавятся над землей, машинам не приходится выкапывать стекольное изделие, как при плавке SPV. Контейнеры для расплава также являются контейнерами, используемыми для транспортировки стекла. [ 3 ] поэтому при утилизации стекла требуется меньше операций.

Недостатки
[ редактировать ]

Плавки ICV имеют и свои недостатки. Наиболее насущной проблемой плавок ICV является стоимость. ICV требует наличия очистного сооружения, а это означает, что необходимо построить либо новое учреждение, либо отремонтировать существующее для приспособления к новому процессу. Оба метода требуют значительных капиталовложений . Даже после того, как установка будет подготовлена ​​к процессу, стоимость плавки ICV составит около $1585 за тонну. [ 12 ] перерабатываемых отходов (в 3-4 раза дороже плавки СПВ). Дополнительные расходы обусловлены необходимыми мерами безопасности на объекте. Например, процесс плавления происходит при очень высоких (от 1200 до 2000 °С) температурах. [ 17 ] и часть этого тепла рассеивается по всему объекту; поэтому в помещениях, где находятся работники, необходимы адекватное охлаждение и вентиляция. [ 18 ]

Очистка отходящих газов

[ редактировать ]

При плавлении загрязненной смеси газы (называемые отходящими газами ), выделяются [ 19 ] которые сами по себе являются опасными веществами. Эти газы улавливаются стальным вытяжным шкафом. [ 20 ] и отправлено через систему обработки [ 1 ] что затем удаляет около 99,9999% загрязнений. [ 1 ] [ 21 ] Стандартные процедуры очистки включают фильтрацию [ 1 ] для влажной чистки [ 20 ] [ 22 ] (использование жидкости для удаления газообразных загрязнений), хотя точные процедуры зависят от обрабатываемых газов.

Приложения

[ редактировать ]

Опасные материалы зачастую очень трудно удалить и обработать. [ 23 ] Загрязнения могут проникнуть в почву. [ 24 ] содержится в осадке, [ 25 ] или присутствуют в отработавших активных зонах ядерных реакторов. [ 26 ] Независимо от того, где существует опасность, для каждой из них требуется свой метод обработки и утилизации с использованием стандартных процессов управления отходами. Однако при геоплавлении процесс обработки (плавления) по существу тот же. [ 27 ] для каждой партии, как и выпускаемое стекло, независимо от примесей в смеси. Благодаря этой универсальности, геоплавление используется во многих операциях по борьбе с опасностями. [ 3 ]

Органика

[ редактировать ]

GeoMelt используется для переработки различных органических отходов, включая масла и пестициды. [ 28 ] и гербициды, растворители [ 29 ] и стойкие органические загрязнители, включая полихлорированные дифенилы (ПХБ), диоксины и фураны (GeoMelt разрешен Агентством по охране окружающей среды США (EPA) в качестве одобренного метода термической обработки ПХБ на всей территории США. [ 30 ] Эти отходы являются канцерогенами. [ 31 ] (вещества, вызывающие рак) и часто со временем нарушают важнейшие функции организма (например, дыхание). Процесс плавления разрушает органические соединения, поскольку ни один органический материал не способен выдержать высокие температуры процесса плавления. [ 1 ]

Неорганика

[ редактировать ]

Неорганические загрязнители, такие как тяжелые металлы (токсичные металлы, включая ртуть , кадмий и свинец). [ 32 ] ) попадают в окружающую среду через промышленные утечки и автомобильные отходы. [ 33 ] Если оставить эти неорганические опасности без внимания, они могут привести к ухудшению состояния экосистем. [ 34 ] и вызывать психические/физические заболевания [ 32 ] у людей. Независимо от смеси металлов, геоплавление изолирует эти тяжелые металлы в стеклянной матрице и предотвращает их попадание в окружающую среду. [ 6 ] устранение угрозы окружающей среде.

Радиоактивные материалы

[ редактировать ]

С появлением атомных электростанций ядерное загрязнение (рассеяние радиоактивных материалов) стало проблемой для окружающей среды. Количество радиации в радиоактивных материалах может быть небезопасным для живых организмов. [ 35 ] поэтому важно, чтобы все ядерные загрязнения были удалены. Ядерные отходы, естественно, остаются опасными в течение сотен лет. [ 36 ] но при обработке геоплавлением радиоактивные материалы иммобилизуются. [ 37 ]

  1. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час КГ Финукейн; Л. Е. Томпсон; Т. Абуку; Х. Накаучи (24–28 февраля 2008 г.). «Обработка асбестовых отходов с использованием процесса витрификации GeoMeltⓇ» (PDF) . Конференция " Управление отходами 2008 " : 3 . Проверено 11 октября 2013 г.
  2. ^ Джон Виджен; Рон МакДауэлл. «Спецификация и технический паспорт технологии GeoMelt» (PDF) . Проверено 22 октября 2013 г.
  3. ^ Перейти обратно: а б с д и Курион, ООО «ГеоМелт» . Архивировано из оригинала 13 октября 2013 г. Проверено 11 октября 2013 г.
  4. ^ Фрейзер, Дон; Лео Томпсон. Процесс GeoMelt: альтернатива пестицидам и очистке почвы (PDF) . 6-й Международный форум по ГХГ и пестицидам. п. 553.
  5. ^ Перейти обратно: а б с д и Морс, МК; Б. Р. Новак; Л. Е. Томпсон (26 февраля – 2 марта 2006 г.). «Подповерхностная плоская обработка проблемных отходов TRU методом остекловывания: состояние программы демонстрации технологий» (PDF) . Конференция WM '06 : 2.
  6. ^ Перейти обратно: а б Kurion, Inc. «Kurion приобретает GeoMelt® для расширения решений в области витрификации» . Проверено 22 октября 2013 г.
  7. ^ Перейти обратно: а б Томпсон, Луизиана (27 февраля 2002 г.). Анализ затрат на переработку смешанных отходов для ряда конфигураций процесса стеклования GeoMelt . Симпозиум по управлению отходами 2002 г., Тусон, Аризона (США), 24 февраля 2002 г. - 28 февраля 2002 г. ОСТИ   828961 .
  8. ^ КГ Финукейн; Л. Е. Томпсон; Т. Абуку; Х. Накаучи (24–28 февраля 2008 г.). «Обработка асбестовых отходов с использованием процесса витрификации GeoMeltⓇ» (PDF) . Конференция " Управление отходами 2008 " : 6 . Проверено 11 октября 2013 г.
  9. ^ Перейти обратно: а б с Морс, МК; Б. Р. Новак; Л. Е. Томпсон (26 февраля – 2 марта 2006 г.). «Подповерхностная плоская обработка проблемных отходов TRU методом остекловывания: состояние программы демонстрации технологий» (PDF) . Конференция WM '06 : 7.
  10. ^ Перейти обратно: а б Морс, МК; Б. Р. Новак; Л. Е. Томпсон (26 февраля – 2 марта 2006 г.). «Подповерхностная плоская обработка проблемных отходов TRU методом остекловывания: состояние программы демонстрации технологий» (PDF) . Конференция WM '06 : 3.
  11. ^ Томпсон, Луизиана (24–28 февраля 2002 г.). Анализ затрат на переработку смешанных отходов для ряда конфигураций процесса стеклования расплава (PDF) . Симпозиум по управлению отходами 2002 г. п. 7.
  12. ^ Перейти обратно: а б Томпсон, Луизиана (24–28 февраля 2002 г.). Анализ затрат на переработку смешанных отходов для ряда конфигураций процесса стеклования расплава (PDF) . Симпозиум по управлению отходами 2002 г. п. 1.
  13. ^ Орзаг, Питер Р. (14 ноября 2007 г.). «Затраты на переработку и прямое захоронение отработанного ядерного топлива» (PDF) . Бюджетное управление Конгресса . п. 9.
  14. ^ Хрма, PR; Д.-С. Ким; JD Вена; Я. Матяш; Д.Э. Смит; М. Дж. Швайгер; Дж. Д. Йегер (март 2005 г.). «Испытание крупномасштабных очков ICV с помощью Hanford LAW Simulant» (PDF) . Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория . п. 20.
  15. ^ Хрма, PR; Д.-С. Ким; JD Вена; Я. Матяш; Д.Э. Смит; М. Дж. Швайгер; Дж. Д. Йегер (март 2005 г.). «Испытание крупномасштабных очков ICV с помощью Hanford LAW Simulant» (PDF) . Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория . п. 3.19.
  16. ^ Томпсон, Луизиана (24–28 февраля 2002 г.). Анализ затрат на переработку смешанных отходов для ряда конфигураций процесса стеклования расплава (PDF) . Симпозиум по управлению отходами 2002 г. п. 4.
  17. ^ «Витрификация ILW GeoMelt (предконцептуальный этап). Краткое изложение отчета об оценке» (PDF) . Управление по выводу из эксплуатации ядерных объектов . 30 мая 2008 г. с. 1.
  18. ^ Министерство труда США. «Профессиональное тепловое воздействие» .
  19. ^ Группа компаний Аквадекс. «Процесс термической обработки Geo-Melt» . Проверено 30 октября 2013 г.
  20. ^ Перейти обратно: а б Томпсон, Луизиана (24–28 февраля 2002 г.). Анализ затрат на переработку смешанных отходов для ряда конфигураций процесса стеклования расплава (PDF) . Симпозиум по управлению отходами 2002 г. п. 3.
  21. ^ Томпсон, Луизиана (24–28 февраля 2002 г.). Анализ затрат на переработку смешанных отходов для ряда конфигураций процесса стеклования расплава (PDF) . Симпозиум по управлению отходами 2002 г. п. 2.
  22. ^ Томпсон, Лео Э.; Николас Мегалос; Дэвид Осборн (27 февраля – 2 марта 2000 г.). Разрушение гексахлорбензола с помощью процесса геоплавления (PDF) . Симпозиум по управлению отходами 2000 года. п. 5.
  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 ядерного реактора». Атомная энергетика: миф и реальность : 23.
  27. ^ КГ Финукейн; Л. Е. Томпсон; Т. Абуку; Х. Накаучи (24–28 февраля 2008 г.). «Обработка асбестовых отходов с использованием процесса витрификации GeoMeltⓇ» (PDF) . Конференция " Управление отходами 2008 " : 5 . Проверено 11 октября 2013 г.
  28. ^ Департамент охраны окружающей среды, Флорида. «Синтетические органические загрязнители и их стандарты» .
  29. ^ Национальный институт охраны труда (3 декабря 2020 г.). «Органические растворители» .
  30. ^ Агентство по охране окружающей среды США (25 января 2017 г.). «Одобрение выдано в соответствии с разделом 6(e)(1) Закона о контроле над токсичными веществами 1976 года (TSCA), Публичным законом № 94-469 и Федеральным постановлением о полихлорированных дифенилах (ПХБ), 40 CFR 761.60» (PDF) . epa.gov . Проверено 30 мая 2017 г.
  31. ^ «Нейротоксичность органических растворителей». Текущий разведывательный бюллетень . № 48. Центры по контролю и профилактике заболеваний. Март 1987 г. doi : 10.26616/NIOSHPUB87104 .
  32. ^ Перейти обратно: а б Министерство труда США. «Токсичные металлы» .
  33. ^ Округ Фэрфакс, штат Вирджиния. «Загрязнение тяжелыми металлами 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 . ПМЦ   3113373 . ПМИД   21713085 .
  35. ^ НРК. «Радиационная защита» .
  36. ^ Всемирная ядерная ассоциация. «Управление отходами: Обзор» .
  37. ^ КГ Финукейн; Л. Е. Томпсон; Т. Абуку; Х. Накаучи (24–28 февраля 2008 г.). «Обработка асбестовых отходов с использованием процесса витрификации GeoMeltⓇ» (PDF) . Конференция " Управление отходами 2008 " : 1 . Проверено 11 октября 2013 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 55f904ee9ec9654759eb86954c92c042__1701612120
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/55/42/55f904ee9ec9654759eb86954c92c042.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Geomelting - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)