RU2138869C1

RU2138869C1 - Solution for cleaning objects from uranium compounds and method of cleaning

Info

Publication number: RU2138869C1
Application number: RU97109823/12A
Authority: RU
Inventors: М.Джевек Джон (US); М.Джевек Джон; Джон Леноре Карл (US); Джон Леноре Карл
Original assignee: Дзе Бабкок энд Вилкокс Компани
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1999-09-27
Also published as: CA2207480A1; JPH1090491A; TW350874B; UA46747C2

Abstract

FIELD: cleaning equipment of scale and uranium contamination. SUBSTANCE: solution consists of solvent including ammonium carbonate, hydrogen peroxide and chelating agent taken from group of carboxylic acids at definite ratio; solution has pH of 9 to 9.5 and it additionally contains foam agent. method of cleaning object consists in mixing the solution causing its foaming in reservoir located on the outside of contaminated unit and connected with it in liquid line; foamed solution is fed by means of air or inert gas to all cavities of contaminated unit, thus making the foam of solution condense continuously wetting the surfaces being treated. EFFECT: enhanced efficiency of cleaning of equipment and tubes of large diameters. 4 cl

Description

Изобретение относится к удалению отложений окалины и продуктов коррозии с оборудования, в частности к применению химических препаратов для удаления урановых загрязнений с оборудования. The invention relates to the removal of scale and corrosion products from equipment, in particular to the use of chemicals to remove uranium contaminants from equipment.

С промышленного энергетического оборудования необходимо постоянно удалять скапливающиеся на нем отложения окалины и продуктов коррозии. Обычно, растворители для химической очистки более эффективно удаляют отложения, если их применяют при температуре от 150 до 300^oF (65,6-148,9^oC), причем эта температура зависит от используемого растворителя. Температуру растворителя обеспечивают либо путем заполнения узла растворителем, с последующим разогревом агрегата, такого как паровой котел, либо посредством предварительного заполнения этого узла горячей водой для нагревания металлических поверхностей с последующей откачкой воды и повторным заполнением горячим растворителем. При использовании горячей воды для предварительного нагрева металлических поверхностей обычно к растворителю во время заполнения узла примешивается пар для достижения требуемой температуры растворителя.From industrial power equipment, it is necessary to constantly remove the accumulating scale deposits and corrosion products on it. Typically, solvents for chemical cleaning more effectively remove deposits if they are used at a temperature of from 150 to 300 ^o F (65.6-148.9 ^o C), and this temperature depends on the solvent used. The temperature of the solvent is provided either by filling the unit with solvent, followed by heating the unit, such as a steam boiler, or by pre-filling this unit with hot water to heat metal surfaces, followed by pumping water and re-filling with hot solvent. When using hot water to preheat metal surfaces, usually steam is mixed with the solvent during filling of the assembly to achieve the desired temperature of the solvent.

Операции химической очистки можно проводить по методу заполнения и выдерживания, либо путем рециркуляции растворителя. Обычно, неорганические кислоты, такие как соляная, серная и фосфорная, достаточно эффективны для применения по методу заполнения и выдерживания. Органические очищающие растворители, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), лимонная кислота, гликолевая кислота, и т.п. менее эффективны и должны применяться при более высоких температурах (220-330^oF) (104,4-165,6^oC) при постоянной рециркуляции через оборудование. Рециркуляции можно обеспечивать с помощью внутреннего насоса, например, в котле с принудительной циркуляцией, или с помощью наружного, временно подключаемого насоса. При применении рециркуляции растворителя температуру растворителя, как правило, поддерживают с помощью временно подключаемого трубчатого теплообменника.Chemical cleaning operations can be carried out by the method of filling and aging, or by recycling the solvent. Generally, inorganic acids, such as hydrochloric, sulfuric and phosphoric, are effective enough for filling and aging applications. Organic cleaning solvents such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), citric acid, glycolic acid, and the like. less effective and should be used at higher temperatures (220-330 ^o F) (104.4-165.6 ^o C) with constant recirculation through the equipment. Recycling can be achieved using an internal pump, for example, in a boiler with forced circulation, or using an external, temporarily connected pump. When using solvent recycling, the temperature of the solvent is usually maintained using a temporarily connected tubular heat exchanger.

В последнее время для очистки металлов чаще всего используют один их четырех способ (1) химический, (2) ручной и механический, (3) электрохимический и (4) ультразвуковой. Для химической очистки используют те же основные технологии, которые используются для химической очистки энергетического оборудования. "Сильные" химические очищающие растворы, способные обеспечивать коэффициенты очистки (Df) от 50 до 100, обычно требуют, чтобы концентрация реагента была выше 5%, температура была выше 150^oF (65,6^oC), и имеют тенденцию к физической деградации обрабатываемой поверхности, давая относительно большие количества вторичных отходов. "Слабые" химические очищающие растворы, обеспечивающие коэффициенты Df только на уровне 5-10, обычно содержат реагенты в концентрации 0,1-1%, оставляют обработанные поверхности в пригодном к использованию состоянии и дают относительно небольшие количества вторичных отходов.Recently, one of the four methods (1) chemical, (2) manual and mechanical, (3) electrochemical, and (4) ultrasonic is most often used for metal cleaning. For chemical cleaning use the same basic technologies that are used for chemical cleaning of power equipment. "Strong" chemical cleaning solutions capable of providing cleaning coefficients (Df) of 50 to 100 typically require a reagent concentration of more than 5%, a temperature of more than 150 ^o F (65.6 ^o C), and tend to physical degradation the treated surface, giving relatively large amounts of secondary waste. "Weak" chemical cleaning solutions, providing Df coefficients of only 5-10, usually contain reagents in a concentration of 0.1-1%, leave the treated surfaces in a usable condition and produce relatively small amounts of secondary waste.

В прошлом, загрязненное ураном технологическое оборудование успешно очищали "сильными" химическими очищающими растворами с использованием минеральных кислот, таких как азотная кислота. Недавние исследования показали, что эффективную очистку загрязненного ураном технологического оборудования можно также обеспечить с помощью низкотемпературного раствора, содержащего хелаты. Эти растворы применяют посредством прокачки раствора в жидком состоянии через намеченное оборудование, делая выдержку на растворение. In the past, uranium-contaminated process equipment was successfully cleaned with “strong” chemical cleaning solutions using mineral acids such as nitric acid. Recent studies have shown that efficient purification of uranium-contaminated process equipment can also be achieved with a low-temperature solution containing chelates. These solutions are used by pumping the solution in a liquid state through the intended equipment, making an exposure to dissolution.

Согласно изобретению предложен усовершенствованный способ химической очистки загрязненных ураном узлов большой емкости (с малым отношением поверхности к объему). Растворитель для химической очистки применяется в пенообразном состоянии. Вещество, вызывающее образование хелатных соединений, карбонат аммония, гидроокись аммония для контроля pH и перекись водорода используются в определенных соотношениях. Температура применения достигает 150^oF (65,6^oC), но особая эффективность обеспечивается при комнатных температурах. Поверхностно-активное вещество, добавляемое в раствор, действует как пенообразователь. Растворитель вспенивают в наружном пеногенераторе и подают в узел, чтобы пена заполнила все пустоты в нем. При конденсации пены растворитель смачивает поверхности и растворяет уран. Конденсированную пену собирают и возвращают в пеногенератор для повторного использования.According to the invention, an improved method for the chemical treatment of uranium-contaminated sites of large capacity (with a small surface to volume ratio) is proposed. The solvent for chemical cleaning is applied in a foamy state. The chelating agent, ammonium carbonate, ammonium hydroxide for pH control and hydrogen peroxide are used in certain proportions. The application temperature reaches 150 ^o F (65.6 ^o C), but special efficiency is ensured at room temperatures. The surfactant added to the solution acts as a foaming agent. The solvent is foamed in an external foam generator and fed into the assembly so that the foam fills all the voids in it. Upon condensation of the foam, the solvent moistens the surface and dissolves the uranium. Condensed foam is collected and returned to the foam generator for reuse.

Согласно изобретению предложен усовершенствованный способ химической очистки загрязненных ураном узлов большой емкости (с малым отношением поверхности к объему). Уникальный растворитель для химической очистки применяется в пенообразном состоянии. Растворитель для химической очистки в основном содержит вещество, вызывающее образование хелатных соединений, карбонат аммония, гидроокись аммония для контроля pH, перекись водорода и поверхностно-активное вещество. According to the invention, an improved method for the chemical treatment of uranium-contaminated sites of large capacity (with a small surface to volume ratio) is proposed. A unique solvent for chemical cleaning is applied in a foamy state. The chemical cleaning solvent mainly contains a chelating agent, ammonium carbonate, ammonium hydroxide for pH control, hydrogen peroxide and a surfactant.

Предпочтительным веществом, вызывающим образование хелатных соединений, является этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), но могут использоваться и другие карбоновые кислоты, такие как гидроксиэтилендиаминтриуксусная кислота (HEDTA) или диэтилентриаминпентауксусная кислота (DTPA). Предпочтительна кислотная форма любого из упомянутых выше веществ, вызывающих образование хелатных соединений. Вещество, вызывающее образование хелатных соединений, применяется в концентрации приблизительно 25-200 г на литр раствора. Ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA) is the preferred chelating agent, but other carboxylic acids such as hydroxyethylene diamine triacetic acid (HEDTA) or diethylene triamine pentaacetic acid (DTPA) may be used. An acid form of any of the above chelating agents is preferred. The chelating agent is used at a concentration of approximately 25-200 g per liter of solution.

Карбонат аммония используется в концентрации приблизительно 10-25 г на литр раствора. Ammonium carbonate is used at a concentration of approximately 10-25 g per liter of solution.

Уровень pH в растворе предпочтительно составляет 9,0-9,5. Для регулирования уровня pH подходит гидроокись аммония. The pH in the solution is preferably 9.0-9.5. Ammonium hydroxide is suitable for controlling pH.

Перекись водорода используется в концентрации приблизительно 5-30 г на литр раствора. Hydrogen peroxide is used at a concentration of approximately 5-30 g per liter of solution.

Поверхностно-активное вещество используется в качестве пенообразователя при концентрации приблизительно 5-30 мл на литр раствора. При этом для использования пригоден целый ряд поверхностно-активных веществ, таких как олефин сульфонат натрия или лаурил сульфат натрия. A surfactant is used as a foaming agent at a concentration of approximately 5-30 ml per liter of solution. However, a number of surfactants are suitable for use, such as sodium olefin sulfonate or sodium lauryl sulfate.

Предпочтительный растворитель вспенивают в наружном пеногенераторе путем быстрого перемешивания растворителя. Инертный газ или воздух подается в растворитель, повышая скорость вспенивания, а также вызывая переход пены из пеногенератора в узел по трубе или шлангу с большим диаметром. Важно, чтобы в узел поступало достаточно пены для заполнения всех пустот в загрязненном узле. При конденсации пены растворитель смачивает поверхности и растворяет уран. Операция пенной очистки выполняется непрерывно, причем оптимальный результат достигается, когда период полураспада пены составляет 1-3 мин. Этого времени достаточно для передачи пены из пеногенератора в узел и для достаточной конденсации пены, обеспечивающей непрерывное смачивание металлических поверхностей. Конденсированную пену собирают и возвращают в пеногенератор для повторного использования. Температура применения достигает 150^oF (65,6^oC), но наибольшая эффективность обеспечивается при комнатной температуре, в отличие от многих известных способов химической очистки, для которых требуется температура выше 150^oF (65,6^oC).A preferred solvent is foamed in an external foam generator by rapidly mixing the solvent. Inert gas or air is supplied to the solvent, increasing the foaming rate, and also causing the foam to transfer from the foam generator to the assembly through a pipe or hose with a large diameter. It is important that enough foam enters the assembly to fill all voids in the contaminated assembly. Upon condensation of the foam, the solvent moistens the surface and dissolves the uranium. The foam cleaning operation is carried out continuously, and the optimal result is achieved when the half-life of the foam is 1-3 minutes This time is enough to transfer the foam from the foam generator to the site and for sufficient condensation of the foam, providing continuous wetting of metal surfaces. Condensed foam is collected and returned to the foam generator for reuse. The application temperature reaches 150 ^o F (65.6 ^o C), but the greatest efficiency is provided at room temperature, in contrast to many known chemical cleaning methods, which require temperatures above 150 ^o F (65.6 ^o C).

Изобретение позволяет эффективно удалять урановые загрязнения с поверхностей технологического оборудования и труб большого диаметра, при одновременном существенном снижении стоимости химических препаратов по сравнению с традиционным способом химической очистки. Экономия также обеспечивается за счет обработки меньшего количества отходов растворителя. Снижение общего количества отходов за счет применения растворителя урана в пенообразном состоянии должно составить 70%. Изобретение можно также применять в таких узлах, как вентиляционные сети, которые не могут выдержать вес жидкого очистительного раствора. Пенная очистка может также способствовать очистке за счет смещения загрязнений со своих мест и их уноса с пеной. The invention allows to effectively remove uranium contaminants from the surfaces of technological equipment and pipes of large diameter, while significantly reducing the cost of chemicals compared with the traditional method of chemical treatment. Savings are also achieved by handling less solvent waste. A decrease in the total amount of waste due to the use of a uranium solvent in a foamy state should be 70%. The invention can also be applied to nodes such as ventilation networks that cannot support the weight of a liquid cleaning solution. Foam cleaning can also facilitate cleaning by removing contaminants from their places and carrying them away with the foam.

Поскольку объем изобретения предполагает множество разных вариантов и модификаций, которые могут быть внесены в подробно описанный вариант, следует понимать, что его детали следует воспринимать в иллюстративном, а не ограничительном смысле. Since the scope of the invention involves many different options and modifications that can be made in the detailed description of the option, it should be understood that its details should be taken in an illustrative rather than restrictive sense.

Claims

1. The solution used for cleaning contaminated with uranium nodes, consisting of a solvent including ammonium carbonate, hydrogen peroxide, and a chelating agent selected from the group of carboxylic acid, characterized in that the solution of ammonium carbonate contains from 10 to 25 g / l of solution the solution has a pH of 9 to 9.5, a chelating agent of 25 to 100 g / l of the solution, hydrogen peroxide to 30 g / l of the solution, and the solution further comprises a foaming agent.

2. The solution according to claim 1, characterized in that the foaming agent is used in a concentration of from 5 to 30 ml / l of solution.

3. A method of dissolving uranium from uranium-contaminated sites, comprising supplying a solution to a reservoir located outside the contaminated site and connected in liquid, which provides continuous wetting of the metal surfaces of the site infected with uranium, which consists in supplying a solution containing a solvent including carbonate ammonium and hydrogen peroxide, and a chelating agent selected from the group consisting of acid forms of EDTA, HEDTA and DTPA, characterized in that the solution contains ammonium carbonate from 10 to 25 g / l RA solution, a chelating agent in a concentration of 25 to 100 g / l of a solution, hydrogen peroxide in a concentration of up to 30 g / l of a solution, the solution having a pH of 9 to 9.5 and additionally contains a foaming agent, mix the solution, causing it to foam, introduce air or inert gas into the foamed solution to feed the solution foam into all voids of the contaminated site to fill them, which allows the solution foam to condense in the contaminated site and continuously wet the treated metal surfaces and then return the condensed foam in the outer tank.

4. The method according to claim 3, characterized in that the foaming agent is used in a concentration of from 5 to 30 ml / l of solution.

5. The method according to claim 3, characterized in that the pH of the solution is adjusted using ammonium hydroxide.