本文所述實(shí)施方案涉及用于處理放射性廢物的裝置和方法。

技術(shù)背景

由于可能污染環(huán)境的可能性，有很多難以處理的有害廢物。這些有害物質(zhì)包括放射性元素、重金屬、硫和鹵素之類的化合物。這些物質(zhì)可經(jīng)常在很多廢物、產(chǎn)品和化合物中發(fā)現(xiàn)。

一般這些有害廢物被掩埋或燃燒，兩種方法都可能是費(fèi)用高的方法。因此，希望將這些廢物處理成更容易以較低費(fèi)用處理掉的物質(zhì)。處理這些物質(zhì)的很多方法已知。

在過(guò)去，包含硫和鹵素的廢物一般通過(guò)諸如灌漿、熱解和焚燒的方法處理。焚燒方法焚燒爐和利用明火燃燒的相關(guān)方法受嚴(yán)格全面的空氣污染法約束，一般使焚燒爐在經(jīng)濟(jì)上不可行。

熱解方法一般更靈活，并且可用于處理大多數(shù)廢物。然而，從這些方法產(chǎn)生的次級(jí)廢物流，如顆粒廢物、難以固化的大量洗滌器溶液或經(jīng)干燥的鹽和廢氣，仍帶來(lái)必須解決的處理和處置問(wèn)題。例如，在玻璃固化熔爐中存在含硫化合物可導(dǎo)致熔融硫鹽池積累在熔融無(wú)機(jī)殘?jiān)?玻璃)頂上。該池引起熔爐設(shè)備高腐蝕速率。該池也可具有高導(dǎo)電性，導(dǎo)致在熔爐中加熱電極短路。另外，如果大量水接觸熔融硫鹽池，則可產(chǎn)生潛在爆炸性條件。

因此，需要沒(méi)有上述方法限制和缺點(diǎn)的用于處理包含含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的方法。

已知方法的某些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的本文說(shuō)明不是要限制實(shí)施方案的范圍。

發(fā)明概述

本文公開(kāi)用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的裝置，所述裝置包括：用于進(jìn)行廢物熱處理的包含濾器的反應(yīng)容器；和熱氧化器。裝置可任選進(jìn)一步包括過(guò)程反應(yīng)容器；和/或包含吸附劑介質(zhì)的吸附容器，用于在由反應(yīng)容器處理廢物后吸附含硫化合物和/或含鹵素化合物。在本文中也公開(kāi)用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的方法，所述方法在連續(xù)、半連續(xù)或分批過(guò)程中利用所述裝置。

附圖簡(jiǎn)述

圖1為顯示本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的流程圖。

圖2為顯示本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方案的流程圖。

參考以上附圖，可更好地了解發(fā)明技術(shù)的很多方面。附圖中所示的元件和特征不一定按比例，其重點(diǎn)在于清楚地說(shuō)明發(fā)明技術(shù)的示例性實(shí)施方案的原理。另外，某些尺寸可能放大，以幫助在視覺(jué)上表達(dá)這些原理。

發(fā)明詳述

本發(fā)明主要涉及用于處理或分解也包含含硫化合物和/或含鹵素化合物的有害放射性有機(jī)廢物的裝置和方法。通常，這些裝置和方法促進(jìn)廢物分解，以便從初始體積和質(zhì)量大大減少要處置的廢物的體積和質(zhì)量。另外，使釋放到環(huán)境的過(guò)程廢物的那些組分(氣體和水蒸氣)在釋放前無(wú)害化。與現(xiàn)有技術(shù)方法比較，可有利用這些裝置和方法降低過(guò)程和裝置復(fù)雜性，減少資本成本，減小最終廢物殘余體積，提高最終廢物穩(wěn)定性，減小最終廢物的水溶解性，和/或使次級(jí)過(guò)程廢物最大限度地減少。在極大減少或最大限度地減少這些化合物揮發(fā)下，示例性裝置和方法有效減少或除去廢物進(jìn)料中的含硫化合物和含鹵素化合物。由于含硫化合物和含鹵素化合物基本不揮發(fā)，在某些實(shí)施方案中，不需要濕洗滌器，或者極大減少或完全避免濕洗滌器溶液次級(jí)廢物的產(chǎn)生。示例性裝置和方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是最大限度地減少或基本減少鹽廢物的量，例如硫酸鹽或鹵鹽廢物。另外，通過(guò)使含硫化合物和含鹵素化合物轉(zhuǎn)化成最低質(zhì)量和最高密度最終處理廢物殘余物，示例性裝置和方法有利于減小廢物體積。

裝置和方法總體描述

圖1和2為顯示供選示例性實(shí)施方案的過(guò)程和組件的流程圖。在示例性實(shí)施方案中，裝置包括包含濾器的反應(yīng)容器和熱氧化器容器。在示例性實(shí)施方案中，裝置還包括在反應(yīng)容器下游和熱氧化器容器上游的吸附容器或包含吸附介質(zhì)的容器。在示例性實(shí)施方案中，裝置還包括在濾器反應(yīng)容器上游的過(guò)程反應(yīng)容器。在某些實(shí)施方案中，裝置包括過(guò)程容器、包含濾器的反應(yīng)容器、吸附容器和熱氧化器容器。

現(xiàn)在參考圖1，圖1顯示示例性裝置，該裝置包括在容器底部具有反應(yīng)床的包含濾器的反應(yīng)容器、任選的吸附容器和熱氧化器(或熱氧化容器)。在用示例性裝置處理廢物的方法中，廢物進(jìn)料11和共反應(yīng)劑23同時(shí)或依次通入包含濾器的反應(yīng)容器，并在包含濾器的反應(yīng)容器的下部形成床。如果需要，共反應(yīng)劑流23也可包含惰性床介質(zhì)。包含濾器的反應(yīng)容器包括在容器上部的濾器，和在容器底部的反應(yīng)床。反應(yīng)床包含廢物、共反應(yīng)劑和任選的惰性床介質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，將包含濾器的反應(yīng)容器的下部加熱到例如至少約250℃溫度。流化或噴射氣體20通入包含濾器的反應(yīng)容器的床或下部，以攪拌廢物、共反應(yīng)劑和惰性床介質(zhì)(如果存在)。濾器脈沖清潔氣體24通入容器的上部。礦物產(chǎn)物在反應(yīng)器下部生成時(shí)或生成后，從反應(yīng)器下部去除固體和液體廢物殘余物21。揮發(fā)的廢物或廢物氣體至少部分通過(guò)在包含濾器的反應(yīng)容器上部的濾器處理。廢物氣體和過(guò)程氣體22/32任選通過(guò)吸附容器送到熱氧化器。如果包括，吸附容器包含吸附介質(zhì)或吸附劑，用于吸附至少部分廢物氣體，例如揮發(fā)的含硫化合物和/或含鹵素化合物。吸附劑30通入吸附容器，包含被吸附廢物的經(jīng)消耗吸附劑31從吸附容器通出。剩余廢物氣體和過(guò)程氣體32從吸附容器通出，并通入熱氧化器供進(jìn)一步處理。燃燒空氣和燃料40通入熱氧化器，在廢物氣體(例如一氧化碳、氫和揮發(fā)性有機(jī)化合物)燃燒后，排出廢氣41離開(kāi)熱氧化器。排出廢氣基本包含二氧化碳和水蒸氣。

現(xiàn)在參考圖2，圖2顯示供選示例性裝置，該裝置包括過(guò)程反應(yīng)容器、包含濾器的反應(yīng)容器、任選的吸附容器和熱氧化器(或熱氧化容器)。在用示例性裝置處理廢物的方法中，廢物進(jìn)料11和共反應(yīng)劑13同時(shí)或依次通入過(guò)程反應(yīng)容器，并在過(guò)程反應(yīng)容器的下部形成床。如果需要，共反應(yīng)劑流13也可包含惰性床介質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，將過(guò)程反應(yīng)容器的下部加熱到例如至少約150℃溫度。任選使流化或噴射氣體10通入過(guò)程反應(yīng)容器的床或下部，以攪拌廢物、共反應(yīng)劑和惰性床介質(zhì)(如果存在)。在過(guò)程反應(yīng)容器中初始處理后，使廢物、共反應(yīng)劑和過(guò)程氣體12轉(zhuǎn)移進(jìn)入包含濾器的反應(yīng)容器。包含濾器的反應(yīng)容器包括在容器上部的濾器，和任選在容器下部的惰性床介質(zhì)?？蓪⒘硗獾墓卜磻?yīng)劑23加到包含濾器的反應(yīng)容器。如果需要，共反應(yīng)劑流23也可包含惰性床介質(zhì)。廢物、共反應(yīng)劑和惰性床介質(zhì)(如果存在)在包含濾器的反應(yīng)容器的下部形成床。將包含濾器的反應(yīng)容器的下部加熱到至少約250℃溫度。使流化或噴射氣體20通入包含濾器的反應(yīng)容器的床或下部，以攪拌廢物、共反應(yīng)劑和惰性床介質(zhì)(如果存在)。濾器脈沖清潔氣體24通入容器的上部。礦物產(chǎn)物在反應(yīng)容器下部生成時(shí)或生成后，從反應(yīng)器下部去除固體廢物殘余物21。揮發(fā)的廢物殘余物或廢物氣體至少部分通過(guò)在包含濾器的反應(yīng)容器上部的濾器處理。廢物氣體和過(guò)程氣體22/32任選通過(guò)吸附容器送到熱氧化器。如果包括，吸附容器包含吸附劑，用于吸附至少部分廢物氣體，例如揮發(fā)的含硫化合物和/或含鹵素化合物。吸附劑30通入吸附容器，包含被吸附廢物的經(jīng)消耗吸附劑31從吸附容器通出。剩余廢物氣體和過(guò)程氣體32從吸附容器通出，并通入熱氧化器供進(jìn)一步處理。燃燒空氣和燃料40通入熱氧化器，在廢物氣體(例如一氧化碳、氫和揮發(fā)性有機(jī)化合物)燃燒后，排出廢氣41離開(kāi)熱氧化器。排出廢氣基本包含二氧化碳和水蒸氣。

在示例性實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的裝置，所述裝置包括：(a)用于進(jìn)行廢物熱處理的包含濾器的反應(yīng)容器；和(b)熱氧化器。在示例性實(shí)施方案中，裝置進(jìn)一步包括：(c)包含一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)的吸附容器，用于在由包含濾器的反應(yīng)容器處理廢物后吸附含硫化合物和/或含鹵素化合物。在示例性實(shí)施方案中，裝置還包括在包含濾器的反應(yīng)容器上游的過(guò)程反應(yīng)容器。

在示例性實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的裝置，所述裝置包括：(a)用于處理廢物的包含共反應(yīng)劑的過(guò)程反應(yīng)容器；(b)用于在過(guò)程反應(yīng)容器中處理廢物后進(jìn)行廢物熱處理的包含濾器的反應(yīng)容器；和(c)熱氧化器。在示例性實(shí)施方案中，裝置進(jìn)一步包括：(d)包含一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)的吸附容器，用于在由反應(yīng)容器處理廢物后吸附含硫化合物和/或含鹵素化合物。

在示例性實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器包括在包含濾器的反應(yīng)容器下部的床。在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器包括在過(guò)程反應(yīng)容器下部的床。在示例性實(shí)施方案中，該床包含廢物、一種或多種共反應(yīng)劑和任選的惰性床介質(zhì)。在示例性實(shí)施方案中，使該床部分流化或噴射。

在示例性實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器的溫度低于含硫化合物和/或含鹵素化合物揮發(fā)的溫度。在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器的溫度低于含硫化合物和/或含鹵素化合物揮發(fā)的溫度。

單反應(yīng)容器方法

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的方法，所述方法包括：

(a)將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加到包含濾器的反應(yīng)容器，以在包含濾器的反應(yīng)容器的下部形成床；

(b)將包含濾器的反應(yīng)容器加熱到約250℃至約1050℃溫度，以生成經(jīng)熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體；

(c)攪拌、部分流化或噴射包含濾器的反應(yīng)容器床；

(d)任選將反應(yīng)性氣體加到反應(yīng)容器，以氣化經(jīng)熱解廢物殘余物中的碳；

(e)從包含濾器的反應(yīng)容器去除經(jīng)熱解放射性廢物殘余物以供處置；并且

(f)將廢物氣體從包含濾器的反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移到熱氧化器以供燃燒；

其中在步驟(a)之前，可任選將包含濾器的反應(yīng)容器加熱到約250℃至約1050℃溫度。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，可在步驟(a)之前進(jìn)行步驟(b)。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的方法，所述方法包括：

(a)將包含濾器的反應(yīng)容器加熱到約250℃至約1050℃溫度；

(b)將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加到包含濾器的反應(yīng)容器，以形成在包含濾器的反應(yīng)容器下部的床；

(c)攪拌、部分流化或噴射該床，同時(shí)使包含濾器的反應(yīng)容器的溫度保持在約250℃至約1050℃，以生成經(jīng)熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體；

(d)從包含濾器的反應(yīng)容器去除經(jīng)熱解放射性廢物殘余物以供處置；并且

(e)將廢物氣體從包含濾器的反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移到熱氧化器以供燃燒。

在示例性實(shí)施方案中，所述方法還包括在步驟(c)中將反應(yīng)性氣體加到包含濾器的反應(yīng)容器，以氣化經(jīng)熱解廢物殘余物中的碳。在示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)性氣體可以為氧化性或還原性氣體。在示例性實(shí)施方案中，可用引入反應(yīng)性氣體減少經(jīng)熱解廢物殘余物中的碳含量。在示例性實(shí)施方案中，加入反應(yīng)性氣體以使經(jīng)熱解廢物殘余物中的碳?xì)饣牟襟E在一定溫度進(jìn)行，含硫化合物和/或含鹵素化合物在低于該溫度揮發(fā)。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的方法，所述方法包括：

(a)將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加到包含濾器的反應(yīng)容器，以形成在包含濾器的反應(yīng)容器下部的床；

(b)將包含濾器的反應(yīng)容器加熱到約250℃至約1050℃溫度，以生成經(jīng)熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體；

(c)將包含濾器的反應(yīng)容器的床攪拌、部分流化或噴射；

(d)將反應(yīng)性氣體加到反應(yīng)容器，以氣化經(jīng)熱解廢物殘余物中的碳；

(e)從包含濾器的反應(yīng)容器去除經(jīng)熱解放射性廢物殘余物以供處置；并且

(f)將廢物氣體從包含濾器的反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移到熱氧化器以供燃燒。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，可在步驟(a)之前進(jìn)行步驟(b)。

在示例性實(shí)施方案中，方法進(jìn)一步包括將廢物氣體轉(zhuǎn)移到包含吸附劑的吸附容器，用于在廢物氣體轉(zhuǎn)移到熱氧化器燃燒之前吸附含硫化合物和/或含鹵素化合物。

在示例性實(shí)施方案中，攪拌反應(yīng)容器中的床，例如，通過(guò)機(jī)械攪拌方法。在示例性實(shí)施方案中，使反應(yīng)容器中的床部分流化，例如，通過(guò)噴射。在示例性實(shí)施方案中，不使反應(yīng)容器中的床流化。

在示例性實(shí)施方案中，在加到反應(yīng)容器之前，預(yù)混包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物和一種或多種共反應(yīng)劑。在示例性實(shí)施方案中，將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物隨同一種或多種共反應(yīng)劑加到反應(yīng)容器。在示例性實(shí)施方案中，在一種或多種共反應(yīng)劑之前將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物加到反應(yīng)容器。在示例性實(shí)施方案中，在一種或多種共反應(yīng)劑之后將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物加到反應(yīng)容器。

在本文所述任何方法的示例性實(shí)施方案中，所述方法包括將反應(yīng)性氣體加到包含濾器的反應(yīng)容器，以氣化經(jīng)熱解廢物殘余物中的碳。在示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)性氣體可以為氧化性或還原性氣體。在示例性實(shí)施方案中，可用引入反應(yīng)性氣體減少經(jīng)熱解廢物殘余物、例如部分熱解廢物殘余物中的碳含量。在示例性實(shí)施方案中，加入反應(yīng)性氣體以使經(jīng)熱解廢物殘余物中的碳?xì)饣牟襟E在一定溫度進(jìn)行，含硫化合物和/或含鹵素化合物在低于該溫度揮發(fā)。

在示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)性氣體為氧化氣體，例如，具有微量氧的氮、具有微量氧的蒸汽或另一種輕微氧化性氣體或氣體混合物。在示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)性氣體包含小于約10%重量、9%重量、約8%重量、約7%重量、約6%重量或約5%重量氧。在示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)性氣體包含約1%重量至約10%重量、約1%重量至約8%重量或約2%重量至約5%重量氧。在示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)性氣體中氧的量為任何適合量，以使氧與廢物殘余物(例如，含碳廢物殘余物)的反應(yīng)不產(chǎn)生不希望或有害量的熱。反應(yīng)性氣體中過(guò)量的氧可產(chǎn)生燃燒、爆燃混合物和熱點(diǎn)，這些可使床熔融或附聚。在示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)性氣體可使反應(yīng)容器中的床流化或部分流化。

在示例性實(shí)施方案中，床包括包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物、一種或多種共反應(yīng)劑、經(jīng)熱解放射性廢物殘余物或它們的混合物。在示例性實(shí)施方案中，床還包含惰性介質(zhì)。在示例性實(shí)施方案中，床不包含惰性介質(zhì)。

在示例性實(shí)施方案中，方法還包括注入脈沖清潔氣體，以清潔濾器。在示例性實(shí)施方案中，脈沖清潔氣體為惰性氣體，例如氮?dú)狻Ｔ谑纠詫?shí)施方案中，用脈沖氣體將濾餅清潔出濾器。

在示例性實(shí)施方案中，方法為連續(xù)過(guò)程。在示例性實(shí)施方案中，方法為分批或半連續(xù)過(guò)程。

二反應(yīng)容器方法

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的方法，所述方法包括：

(a)將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加到過(guò)程反應(yīng)容器，以形成在過(guò)程反應(yīng)容器下部的床；

(b)將過(guò)程反應(yīng)容器加熱到約35℃至約1050℃溫度；

(c)攪拌、部分流化或噴射該床，同時(shí)使過(guò)程反應(yīng)容器的溫度保持在約35℃至約1050℃，以生成完全或部分熱解的放射性廢物殘余物和廢物氣體；

(d)將完全或部分熱解的放射性廢物殘余物和廢物氣體從過(guò)程反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移到包含濾器的反應(yīng)容器，以形成在包含濾器的反應(yīng)容器下部的床；

(e)將包含濾器的反應(yīng)容器加熱到約250℃至約1050℃溫度；

(f)將包含濾器的反應(yīng)容器的床攪拌、部分流化或噴射，同時(shí)使包含濾器的反應(yīng)容器的溫度保持在約250℃至約1050℃，以生成完全或部分熱解的放射性廢物殘余物和廢物氣體；

(g)任選將反應(yīng)性氣體加到包含濾器的反應(yīng)容器，以氣化部分熱解廢物殘余物中的碳；

(h)從包含濾器的反應(yīng)容器去除完全熱解放射性廢物殘余物以供處置；并且

(i)將廢物氣體從包含濾器的反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移到熱氧化器以供燃燒；

其中在步驟(a)之前，可任選將過(guò)程反應(yīng)容器加熱到約35℃至約1050℃溫度，且其中在步驟(d)之前，可任選將包含濾器的反應(yīng)容器加熱到約250℃至約1050℃溫度。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，可在步驟(a)之前進(jìn)行步驟(b)。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，可在步驟(d)之前進(jìn)行步驟(e)。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的方法，所述方法包括：

(a)將過(guò)程反應(yīng)容器加熱到約35℃至約1050℃溫度；

(b)將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加到過(guò)程反應(yīng)容器，以形成在過(guò)程反應(yīng)容器下部的床；

(c)攪拌、部分流化或噴射該床，同時(shí)使過(guò)程反應(yīng)容器的溫度保持在約35℃至約1050℃，以生成完全或部分熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體；

(d)將完全或部分熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體從過(guò)程反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移到在約250℃至約1050℃溫度的包含濾器的反應(yīng)容器，以形成在包含濾器的反應(yīng)容器下部的床；

(e)攪拌、部分流化或噴射該床，同時(shí)使包含濾器的反應(yīng)容器的溫度保持在約250℃至約1050℃，以生成完全熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體；

(f)從包含濾器的反應(yīng)容器去除經(jīng)熱解放射性廢物殘余物以供處置；并且

(g)將廢物氣體從包含濾器的反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移到熱氧化器以供燃燒。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的方法，所述方法包括：

(a)將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加到過(guò)程反應(yīng)容器，以形成在過(guò)程反應(yīng)容器下部的床；

(b)將過(guò)程反應(yīng)容器加熱到約35℃至約1050℃溫度；

(c)攪拌、部分流化或噴射該床，同時(shí)使過(guò)程反應(yīng)容器的溫度保持在約35℃至約1050℃，以生成完全或部分熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體；

(d)將完全或部分熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體從過(guò)程反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移到包含濾器的反應(yīng)容器，以形成在包含濾器的反應(yīng)容器下部的床；

(e)將包含濾器的反應(yīng)容器加熱到約250℃至約1050℃溫度；

(f)攪拌、部分流化或噴射包含濾器的反應(yīng)容器床，同時(shí)使包含濾器的反應(yīng)容器的溫度保持在約250℃至約1050℃，以生成完全或部分熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體；

(g)任選將反應(yīng)性氣體加到包含濾器的反應(yīng)容器，以氣化部分熱解廢物殘余物中的碳；

(h)從包含濾器的反應(yīng)容器去除完全熱解放射性廢物殘余物以供處置；并且

(i)將廢物氣體從包含濾器的反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移到熱氧化器燃燒。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，可在步驟(a)之前進(jìn)行步驟(b)。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，可在步驟(d)之前進(jìn)行步驟(e)。

在示例性實(shí)施方案中，方法進(jìn)一步包括將廢物氣體轉(zhuǎn)移到包含吸附劑的吸附容器，用于在廢物氣體轉(zhuǎn)移到熱氧化器燃燒之前吸附含硫化合物和/或含鹵素化合物。

在示例性實(shí)施方案中，攪拌過(guò)程反應(yīng)容器中的床，例如，通過(guò)機(jī)械攪拌方法。在示例性實(shí)施方案中，使過(guò)程反應(yīng)容器中的床部分流化。在示例性實(shí)施方案中，噴射過(guò)程反應(yīng)容器中的床。在示例性實(shí)施方案中，不使過(guò)程反應(yīng)容器中的床流化。

在示例性實(shí)施方案中，攪拌包含濾器的反應(yīng)容器中的床，例如，通過(guò)機(jī)械攪拌方法。在示例性實(shí)施方案中，使包含濾器的反應(yīng)容器中的床部分流化。在示例性實(shí)施方案中，使包含濾器的反應(yīng)容器中的床噴射。在示例性實(shí)施方案中，不使包含濾器的反應(yīng)容器中的床流化。

在示例性實(shí)施方案中，在加到過(guò)程反應(yīng)容器之前，預(yù)混包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物和一種或多種共反應(yīng)劑。在示例性實(shí)施方案中，將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物隨同一種或多種共反應(yīng)劑加到過(guò)程反應(yīng)容器。在示例性實(shí)施方案中，在一種或多種共反應(yīng)劑之前將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物加到過(guò)程反應(yīng)容器。在示例性實(shí)施方案中，在一種或多種共反應(yīng)劑之后將包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物加到過(guò)程反應(yīng)容器。

本文所用完全熱解放射性廢物殘余物基本不含碳，即，小于1%重量。本文所用部分熱解放射性廢物殘余物包含碳或有機(jī)化合物。在任何前述方法的示例性實(shí)施方案中，可使部分熱解放射性廢物殘余物氣化，以使殘余物中的碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳、一氧化碳或揮發(fā)性有機(jī)化合物。在示例性實(shí)施方案中，可使部分熱解放射性廢物殘余物氣化，例如，通過(guò)將反應(yīng)性氣體加到包含部分熱解放射性廢物殘余物的反應(yīng)容器，并使反應(yīng)性氣體與部分熱解放射性廢物殘余物反應(yīng)，以生成完全熱解放射性廢物殘余物。

在示例性實(shí)施方案中，將完全或部分熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體轉(zhuǎn)移到包含濾器的反應(yīng)容器，而不加一種或多種共反應(yīng)劑。在示例性實(shí)施方案中，在加到包含濾器的反應(yīng)容器之前，預(yù)混完全或部分熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體及一種或多種共反應(yīng)劑。在示例性實(shí)施方案中，將完全或部分熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體隨同一種或多種共反應(yīng)劑加到包含濾器的反應(yīng)容器。在示例性實(shí)施方案中，在一種或多種共反應(yīng)劑之前將完全或部分熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體加到包含濾器的反應(yīng)容器。在示例性實(shí)施方案中，在一種或多種共反應(yīng)劑之后將完全或部分熱解放射性廢物殘余物和廢物氣體加到包含濾器的反應(yīng)容器。

在示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)性氣體為氧化性氣體，包括例如具有微量氧的氮、蒸汽和具有微量氧的蒸汽?；蛘撸磻?yīng)性氣體可包含還原性氣體，包括例如具有氫的氮、具有氨的氮、具有氫的蒸汽、和具有氫、氨和/或揮發(fā)性有機(jī)化合物蒸氣的蒸汽。在示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)性氣體或反應(yīng)性氣體的混合物可使反應(yīng)容器中的床流化或部分流化。在示例性實(shí)施方案中，可將反應(yīng)性氣體或反應(yīng)性氣體的混合物加到過(guò)程反應(yīng)容器和/或包含濾器的反應(yīng)容器。加到過(guò)程反應(yīng)容器的反應(yīng)性氣體或反應(yīng)性氣體的混合物可與可加到包含濾器的反應(yīng)容器的反應(yīng)性氣體或反應(yīng)性氣體的混合物相同或不同。

在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器中的床包括包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物、一種或多種共反應(yīng)劑、經(jīng)熱解放射性廢物殘余物或其混合物。在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器中的床還包含惰性介質(zhì)。在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器中的床不含惰性介質(zhì)。

在示例性實(shí)施方案中，方法還包括注入脈沖清潔氣體，以清潔包含濾器的反應(yīng)容器中的濾器。在示例性實(shí)施方案中，脈沖清潔氣體為惰性氣體，例如氮?dú)?。在示例性?shí)施方案中，用脈沖氣體將濾餅清潔出包含濾器的反應(yīng)容器中的濾器。

在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)器的溫度處在不同于包含濾器的反應(yīng)容器溫度的溫度。在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)器的溫度高于包含濾器的反應(yīng)容器的溫度。在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)器的溫度低于包含濾器的反應(yīng)容器的溫度。

在示例性實(shí)施方案中，在包含濾器的反應(yīng)容器中不進(jìn)行蒸汽重整。在某些實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器中的熱解在氧化條件下或在少量氧存在下進(jìn)行。在其它實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器在還原條件下或在一定量還原性氣體存在下進(jìn)行，例如氫、氨和/或揮發(fā)性有機(jī)蒸氣。

在示例性實(shí)施方案中，方法為連續(xù)過(guò)程。在示例性實(shí)施方案中，方法為分批或半連續(xù)過(guò)程。

廢物

可通過(guò)示例性裝置和方法處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的任何廢物或產(chǎn)物流。在示例性實(shí)施方案中，要由示例性裝置和方法處理的廢物為放射性廢物，例如，包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物。放射性廢物為包含放射性物質(zhì)或放射性核素的廢物。放射性廢物的一般源包括核能發(fā)電和核裂變或核技術(shù)的其它應(yīng)用(例如研究和醫(yī)藥)的副產(chǎn)物。放射性廢物對(duì)大多數(shù)形式生物和環(huán)境有害，由政府機(jī)構(gòu)監(jiān)管，以保護(hù)人類健康和環(huán)境。

在示例性實(shí)施方案中，要由示例性裝置和方法處理的廢物一般來(lái)自核設(shè)施。在示例性實(shí)施方案中，廢物還包含堿金屬和/或重金屬。在示例性實(shí)施方案中，廢物包含離子交換樹(shù)脂，例如污染的離子交換樹(shù)脂。在示例性實(shí)施方案中，廢物進(jìn)料可干可濕。廢物進(jìn)料可包括液體、液體漿料、淤渣、固體和氣體。廢物進(jìn)料可具有任何ph值，且在引入示例性方法供處理之前不需預(yù)處理。在示例性實(shí)施方案中，廢物包含約5%重量至約100%重量含碳或有機(jī)內(nèi)容物。在某些實(shí)施方案中，廢物不含大于10%重量含硝酸鹽化合物。

共反應(yīng)劑

在示例性實(shí)施方案中，將一種或多種共反應(yīng)劑與廢物進(jìn)料同時(shí)或依次加到包含濾器的反應(yīng)容器。在示例性實(shí)施方案中，將一種或多種共反應(yīng)劑與廢物進(jìn)料加到包含濾器的反應(yīng)容器。在示例性實(shí)施方案中，在廢物進(jìn)料之前將一種或多種共反應(yīng)劑加到包含濾器的反應(yīng)容器。在某些實(shí)施方案中，將共反應(yīng)劑加到過(guò)程反應(yīng)容器。在某些實(shí)施方案中，不將共反應(yīng)劑加到過(guò)程反應(yīng)容器。

在示例性實(shí)施方案中，可加入一種或多種共反應(yīng)劑，以使廢物中的一種或多種化合物礦物化。在示例性實(shí)施方案中，可加入一種或多種共反應(yīng)劑，以與廢物中的含硫化合物和/或含鹵素化合物反應(yīng)，生成非揮發(fā)性和/或水不溶性化合物。在示例性實(shí)施方案中，可加入一種或多種共反應(yīng)劑，以與廢物中的堿金屬反應(yīng)，生成高熔點(diǎn)(highmelting)和/或水不溶性化合物。在示例性實(shí)施方案中，可加入一種或多種共反應(yīng)劑，以與廢物中的金屬反應(yīng)，生成尖晶石或其它水不溶性化合物。

共反應(yīng)劑化合物為本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知，可在必要時(shí)或根據(jù)需要在示例性裝置和方法中使用任何適合共反應(yīng)劑化合物?？墒褂檬纠怨卜磻?yīng)劑，例如石灰、粘土、高嶺土、鎂化合物、鈣化合物、鋁化合物、磷酸鹽化合物、鐵化合物、鋅化合物、鎳化合物、錫化合物、鈰化合物和氧化硅化合物。在某些實(shí)施方案中，可將共反應(yīng)劑與廢物進(jìn)料在引入包含濾器的反應(yīng)容器之前混合。該混合步驟使共反應(yīng)劑例如結(jié)合含硫化合物、含鹵素化合物、堿金屬、某些放射性元素和重金屬，形成穩(wěn)定礦物形式?；蛘撸卜磻?yīng)劑可單獨(dú)加入包含濾器的反應(yīng)容器，而不首先使共反應(yīng)劑與廢物進(jìn)料混合。在示例性實(shí)施方案中，用于在過(guò)程反應(yīng)容器或包含濾器的反應(yīng)容器中在還原條件下處理包括含硫化合物的廢物的一種或多種共反應(yīng)劑選自：鈣、鋅、鐵、鎳、錫、堿金屬(例如，鈉、鉀和鋰)、堿土金屬(例如，鎂和鋇)、鋁、鉍、錳、鉬、磷、硅、銀、鍶、錫的化合物、硅酸鈣、市售h2s吸附劑或可與含硫化合物反應(yīng)生成穩(wěn)定硫化物和/或h2s的其它化合物，及它們的混合物。

在示例性實(shí)施方案中，用于在過(guò)程反應(yīng)容器或包含濾器的反應(yīng)容器中在氧化條件下處理包括含硫化合物的廢物的一種或多種共反應(yīng)劑選自：鈣、鎂、鋇、鈉、鉀、鋰、鋁、鐵、鎳、錳的化合物、粘土、硅酸鈣或可與含硫化合物反應(yīng)生成具有硫氧化物(so4^2-和so3^2-)的穩(wěn)定硫酸鹽和亞硫酸鹽化合物的其它化合物，及它們的混合物。在示例性實(shí)施方案中，將廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加熱到一定溫度，該溫度足以實(shí)現(xiàn)含硫化合物轉(zhuǎn)化成硫酸鹽或亞硫酸鹽化合物，但低于硫酸鹽和亞硫酸鹽分解或熔融的溫度。在某些實(shí)施方案中，將廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加熱到例如約884℃或更低溫度，以防止硫酸鈉分解或熔融。

在示例性實(shí)施方案中，加入一種或多種共反應(yīng)劑，以使含硫化合物轉(zhuǎn)化成硫化物化合物，例如硫化鐵(例如，fes或fes2)、硫化鈣、硫化鋅和/或其它高密度硫化物。在示例性實(shí)施方案中，將廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加熱到一定溫度，該溫度足以實(shí)現(xiàn)含硫化合物轉(zhuǎn)化成硫化物化合物，但低于硫化物例如通過(guò)氧化或熱分解氣化的溫度。在某些實(shí)施方案中，將廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加熱到例如約602℃或更低溫度，以防止fe2s分解。在某些實(shí)施方案中，將廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加熱到例如約1050℃或更低溫度，以防止硫化鈣或硫化鋅分解。

在示例性實(shí)施方案中，用于在過(guò)程反應(yīng)容器或包含濾器的反應(yīng)容器中處理包括含鹵素化合物的廢物的一種或多種共反應(yīng)劑選自：鈣、鋅、鐵、鎳、鈉、鉀、鋰、鋁、鎂、鋇、鉍、鈰、鈷、錳、鉬、銀、錫、鈦、鋯的化合物、粘土、硅酸鈣或可與含鹵素化合物反應(yīng)生成鹽或穩(wěn)定非揮發(fā)性鹵化物化合物的其它化合物，及它們的混合物。在示例性實(shí)施方案中，將廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加熱到一定溫度，該溫度足以使含鹵素化合物轉(zhuǎn)化成鹽或鹵化物化合物，但低于該鹽或鹵化物分解或熔融的溫度。在某些實(shí)施方案中，將廢物和一種或多種共反應(yīng)劑加熱到例如約801℃或更低溫度，以防止氯化鈉分解或熔融。

優(yōu)選在過(guò)程期間在任何特定時(shí)間在包含濾器的反應(yīng)容器中存在小于20%重量未結(jié)合共反應(yīng)劑，以免不必要地增加經(jīng)熱解固體殘余物的重量和體積。因此，可控制包含濾器的反應(yīng)容器床內(nèi)共反應(yīng)劑的量，以用最少量共反應(yīng)劑進(jìn)行反應(yīng)。然而，存在少量共反應(yīng)劑可幫助防止附聚到不利影響處理包含濾器的反應(yīng)容器中的廢物的程度。

在處置來(lái)自核設(shè)施的一些廢物中面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題是由一般處理方法生成的產(chǎn)物是水溶性的。在這些水溶性產(chǎn)物也包含放射性同位素的情況下，在處置之前需要另外的產(chǎn)物穩(wěn)定作用，例如灌漿、固化或玻璃固化，以防止掩埋的產(chǎn)物水溶入地下水。因此，由于更容易處置和處理，生成水不溶性無(wú)機(jī)物是有利的，也是希望的。也希望選擇和產(chǎn)生不吸濕產(chǎn)物。術(shù)語(yǔ)“不吸濕”指不生成水合物的化合物。生成水合物的固體，例如碳酸鈉，可隨時(shí)間溶脹，并且可使儲(chǔ)存它們的容器破裂或破壞。

共反應(yīng)劑可結(jié)合重金屬、含硫化合物和含鹵素化合物，生成固體金屬硫化物、尖晶石或鈣產(chǎn)物基質(zhì)或其它非揮發(fā)性穩(wěn)定產(chǎn)物。產(chǎn)生的廢氣一般包含<5%進(jìn)入的s、cl和f。固體產(chǎn)物中正常酸氣體的這種高保留允許洗滌器溶液再循環(huán)到反應(yīng)容器，從而排除次級(jí)洗滌器溶液廢物?？墒褂玫奶囟ü卜磻?yīng)劑為石灰。通過(guò)加入石灰(cao)，含硫化合物和含鹵素化合物可直接在洗滌器中結(jié)合成caso4(石膏)或cacl2，或者s作為so4可結(jié)合進(jìn)入某些礦物形式的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，例如霞石，或者cl可結(jié)合進(jìn)入某些礦物形式的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而使其轉(zhuǎn)化成水不溶性方鈉石。

加入共反應(yīng)劑的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是生成在包含濾器的反應(yīng)容器中產(chǎn)生較少附聚的較高熔點(diǎn)化合物。雖然生成較高熔點(diǎn)化合物幫助防止反應(yīng)容器中附聚，但優(yōu)選在本發(fā)明中一些附聚增大礦物產(chǎn)物的大小。然而，不希望附聚到導(dǎo)致終止反應(yīng)器流化的程度。因此，本發(fā)明的另一個(gè)特征是只加適量共反應(yīng)劑，以有效使含硫化合物、含鹵素化合物、堿金屬、磷酸鹽和/或硼化合物礦物化，也防止附聚到不利影響處理包含濾器的反應(yīng)容器中的廢物的程度。

在示例性實(shí)施方案中，加入結(jié)合含硫化合物、含鹵素化合物、堿金屬、磷酸鹽和/或硼化合物的一種或多種共反應(yīng)劑的百分?jǐn)?shù)大于50%化學(xué)計(jì)量比，優(yōu)選范圍為100%至125%化學(xué)計(jì)量比，以產(chǎn)生所需礦物產(chǎn)物。例如，為了產(chǎn)生霞石，共反應(yīng)劑相對(duì)于廢物化合物的優(yōu)選量為：1至1.25摩爾高嶺土(al2o3-2-sio2)與2摩爾na。在示例性實(shí)施方案中，經(jīng)處理或熱解廢物固體中的含硫化合物基本為fes2、fes、zns、cas或其混合物的形式。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，經(jīng)處理或熱解廢物固體中的含硫化合物基本為fes2形式。fes2產(chǎn)生最低體積含硫化合物。在示例性實(shí)施方案中，在經(jīng)處理或熱解廢物固體中的含硫化合物基本為fes2形式時(shí)，廢物不必經(jīng)過(guò)用例如洗滌器(例如濕洗滌器)進(jìn)一步處理。然而，如果廢物類型和操作條件使得不容易生成fes2或者反應(yīng)容器的所需操作溫度高于fes2的分解溫度時(shí)，可生成fes，或者可加入備選共反應(yīng)劑，以產(chǎn)生其它致密耐高溫硫化物、水不溶性硫化物，例如cas、zns2、sns和/或sns2。在示例性實(shí)施方案中，經(jīng)處理或熱解廢物固體中的含硫化合物經(jīng)過(guò)用濕洗滌器進(jìn)一步處理。在示例性實(shí)施方案中，經(jīng)處理或熱解廢物固體中的含硫化合物不經(jīng)過(guò)用濕洗滌器進(jìn)一步處理。

在示例性實(shí)施方案中，一種或多種共反應(yīng)劑包括鈣化合物、硅酸鈣和/或粘土，以產(chǎn)生富硅酸鈣組合物?？杉尤胨酶还桠}組合物作為高強(qiáng)度水泥。

在示例性實(shí)施方案中，將共反應(yīng)劑加到過(guò)程反應(yīng)容器或包含濾器的反應(yīng)容器，以產(chǎn)生基本水不溶性的礦物化合物。在某些實(shí)施方案中，所用一種或多種共反應(yīng)劑不改變廢物中金屬離子的價(jià)態(tài)。

包含濾器的反應(yīng)容器

在示例性實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器包括封閉容器或反應(yīng)器，該封閉容器或反應(yīng)器具有用于廢物進(jìn)料11、流化或噴射氣體20、共反應(yīng)劑和/或惰性床介質(zhì)23和濾器脈沖清潔氣體24(例如氮)的入口；用于過(guò)程氣體22/32和廢物殘余物21的出口；在容器上部的濾器；和適用于容納包含共反應(yīng)劑和廢物的部分流化或噴射床的容器的下部。在示例性實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器可具有用于進(jìn)行廢物處理的任何適合大小。在示例性實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器為使廢物經(jīng)受熱解和任選反應(yīng)性氣體的場(chǎng)所。在示例性實(shí)施方案中包括濾器，以在通入熱氧化器和任選吸附容器之前從過(guò)程氣體22/32去除固體。在示例性實(shí)施方案中，濾器由熔結(jié)金屬或陶瓷元件制成。在某些實(shí)施方案中，可將反應(yīng)性氣體加到包含濾器的反應(yīng)容器，以氣化放射性廢物中的碳。在某些實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器為用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的裝置中熱解所用的唯一容器。在某些實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器為用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的裝置中熱解所用兩個(gè)容器中的第二容器。

在示例性實(shí)施方案中，用于包含濾器的反應(yīng)容器的最低操作溫度為約150℃或約250℃。在示例性實(shí)施方案中，用于包含濾器的反應(yīng)容器的最低操作溫度為廢物中有機(jī)化合物蒸發(fā)或熱解的溫度，例如在廢物包含低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑時(shí)約35℃，或?qū)τ诰哂心静?、纖維素、pvc塑料、樹(shù)脂和其它長(zhǎng)鏈有機(jī)聚合物的廢物大于350℃。

在示例性實(shí)施方案中，用于包含濾器的反應(yīng)容器的最高操作溫度為約1050℃，約884℃，約801℃，約602℃，約600℃，約420℃，或大約從用一種或多種共反應(yīng)劑和廢物反應(yīng)生成的硫化物、硫酸鹽、亞硫酸鹽和/或鹵化物化合物開(kāi)始分解或熔融的溫度。

在示例性實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器的溫度在約150℃至約1050℃、約150℃至約800℃或約200℃至約550℃范圍內(nèi)。

在示例性實(shí)施方案中，用包含濾器的反應(yīng)容器處理包含離子交換樹(shù)脂的放射性廢物。在示例性實(shí)施方案中，在用包含濾器的反應(yīng)容器處理離子交換樹(shù)脂時(shí)，包含濾器的反應(yīng)容器的操作溫度在約250℃至約800℃或約250℃至約600℃范圍內(nèi)。

在示例性實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器可在略負(fù)壓力或在正壓力操作，例如約7至約115，約10至約25，或約12至約20psia壓力。

在示例性實(shí)施方案中，用于包含濾器的反應(yīng)容器的含有共反應(yīng)劑和廢物的部分流化或噴射床的流化或噴射氣體為例如蒸汽、氫、氧、甲烷、氨、二氧化碳、一氧化碳、惰性氣體、氧化性氣體、還原性氣體、揮發(fā)性有機(jī)蒸氣及其混合物。在某些實(shí)施方案中，將蒸汽引入包含濾器的反應(yīng)容器。在某些實(shí)施方案中，不將蒸汽引入包含濾器的反應(yīng)容器。在某些實(shí)施方案中，流化或噴射氣體不為還原性氣體。在示例性實(shí)施方案中，將流化或噴射氣體噴入包含濾器的反應(yīng)容器的底部，足以攪拌并混合床中的固體。在示例性實(shí)施方案中，流化或噴射氣體為例如氮與約3至約8%氧的混合物。在示例性實(shí)施方案中，流化或噴射氣體為能夠氧化廢物或廢物殘余物中的碳，同時(shí)使固體床保持在低于550℃以保證任何fes2不分解的任何氣體。

在某些實(shí)施方案中，使包含濾器的反應(yīng)容器下部中的床部分流化。在示例性實(shí)施方案中，部分流化床為固體床，該床通過(guò)機(jī)械手段攪拌，或者通過(guò)噴射氣體局部引入，在此噴射氣體流量不足，或者流量不足夠均勻，以致于不能充分流化床中的所有固體，例如，保持固體高于其最低流化速度。對(duì)于部分流化或噴射的床，氣體噴射的動(dòng)量將引起固體床中混合，而不流化固體本體。在某些實(shí)施方案中，噴射在包含濾器的反應(yīng)容器下部的床。在某些實(shí)施方案中，不流化在包含濾器的反應(yīng)容器下部的床。在某些實(shí)施方案中，不將流化或噴射氣體加到在包含濾器的反應(yīng)容器下部的床。在某些實(shí)施方案中，機(jī)械攪拌在包含濾器的反應(yīng)容器下部的床。在某些實(shí)施方案中，機(jī)械攪拌而不流化或噴射在包含濾器的反應(yīng)容器下部的床。

在示例性實(shí)施方案中，在通過(guò)過(guò)程反應(yīng)容器處理后用包含濾器的反應(yīng)容器處理放射性廢物時(shí)，不均勻流化包含濾器的反應(yīng)容器。包含濾器的反應(yīng)容器中的床不流化的主要原因之一是，來(lái)自過(guò)程反應(yīng)容器的固體一般很細(xì)，且由于小粒徑不能均勻流化。

在示例性實(shí)施方案中，包含共反應(yīng)劑和廢物的部分流化或噴射床還包含惰性床介質(zhì)，例如惰性陶瓷介質(zhì)，例如二氧化硅、富鋁紅柱石、金剛砂、堇青石(corderite)或氧化鋁；和其它類型惰性介質(zhì)，例如鋁土礦、石英或硅砂(silicasand)。在某些實(shí)施方案中，惰性床介質(zhì)包括鋁土礦。在某些實(shí)施方案中，惰性床介質(zhì)包括氧化鋁珠料。氧化鋁珠料的大小為約100至約5000微米直徑，或約200至約1000微米直徑。這種大小的珠料不容易從容器淘洗出，因此使帶出物最大限度地減少。在某些實(shí)施方案中，惰性床介質(zhì)不包括氧化鋁。在某些實(shí)施方案中，包含共反應(yīng)劑和廢物的部分流化或噴射床不包含惰性床介質(zhì)。

在某些實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器的部分流化或噴射床包含氧化區(qū)域或部分。在某些實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器的部分流化或噴射床不包含還原性或缺氧區(qū)域或部分。在示例性實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器可在氧化條件下操作。在示例性實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器可在還原性條件下操作。在示例性實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器不在還原條件下操作。

在示例性實(shí)施方案中，包含濾器的反應(yīng)容器中的濾器包括作為過(guò)濾燭管或元件布置的一組熔結(jié)金屬或陶瓷介質(zhì)或基本由其組成，過(guò)濾燭管或元件可例如封入接近容器頂部的管片。過(guò)濾元件用惰性氣體脈沖清潔，以去除會(huì)聚集在過(guò)濾元件外表面上的累積濾餅。濾器的大小根據(jù)需要改變，以容納容器中的固體填充物和氣流。

熱氧化器

熱氧化器為在高溫分解有害氣體并使它們釋放進(jìn)入大氣的用于很多化工廠中空氣污染控制的過(guò)程單元。在示例性實(shí)施方案中，熱氧化器將廢物氣體加熱到燃燒溫度，并使廢物氣體與空氣或氧混合，以促進(jìn)來(lái)自包含濾器的反應(yīng)容器的氫、氨、一氧化碳和揮發(fā)性有機(jī)蒸氣完全氧化成二氧化碳和水蒸氣。在示例性實(shí)施方案中，熱氧化器的操作溫度為約800℃至約1200℃，或約850℃至約950℃。

吸附容器

在示例性實(shí)施方案中，裝置和方法任選進(jìn)一步包括吸附容器。

在示例性實(shí)施方案中，裝置和方法任選包括在包含濾器的反應(yīng)容器和過(guò)程反應(yīng)容器(如果存在)下游的吸附容器。吸附容器包含一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，吸附容器包含一個(gè)或多個(gè)類型可用于吸附含硫化合物和/或含鹵素化合物的吸附劑介質(zhì)。

在示例性實(shí)施方案中，在過(guò)程反應(yīng)容器和/或包含濾器的反應(yīng)容器在氧化條件或在少量氧存在下操作時(shí)，方法還包括將廢物氣體轉(zhuǎn)移到包含一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)的吸附容器。在示例性實(shí)施方案中，吸附劑介質(zhì)包括吸附含硫化合物并產(chǎn)生硫酸鹽化合物(例如，硫酸鈣)的一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)。

在示例性實(shí)施方案中，在過(guò)程反應(yīng)容器和/或包含濾器的反應(yīng)容器在還原條件或在還原性氣體存在下操作時(shí)，方法還包括將廢物氣體轉(zhuǎn)移到包含一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)的吸附容器。在示例性實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)包括金屬或堿土金屬吸附劑。在示例性實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)包括金屬，例如鐵、鎳或鋅。在示例性實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)包括金屬氧化物，例如fe2o3、feo、fe3o4或nio。在示例性實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)包括al(oh)3。在示例性實(shí)施方案中，吸附劑介質(zhì)包括吸附含硫化合物并產(chǎn)生金屬硫化物(例如，fes和fe2s)、堿土硫化物(例如，cas)或另一種硫化物(例如，zns或sns)的一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)。

在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程氣體不包含氧，吸附劑介質(zhì)包括吸附含硫化合物并產(chǎn)生金屬硫化物(例如，fes和fe2s)、堿土硫化物(例如，cas)或另一種硫化物的一個(gè)或多個(gè)類型吸附劑介質(zhì)。

過(guò)程反應(yīng)容器

在示例性實(shí)施方案中，裝置和方法任選進(jìn)一步包括過(guò)程反應(yīng)容器。在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器包括封閉容器或反應(yīng)器，該封閉容器或反應(yīng)器具有用于廢物進(jìn)料11、流化或噴射氣體10、共反應(yīng)劑和/或惰性床介質(zhì)13的入口；用于過(guò)程氣體和廢物殘余物12的出口；和適用于容納包含共反應(yīng)劑和廢物的床的容器的下部。在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器為使廢物經(jīng)受初始熱解的場(chǎng)所。在示例性實(shí)施方案中，在過(guò)程反應(yīng)容器中處理后，將過(guò)程氣體和廢物殘余物(或經(jīng)熱解廢物固體和廢物氣體)轉(zhuǎn)移到包含濾器的反應(yīng)容器。在某些實(shí)施方案中，可將反應(yīng)性氣體加到過(guò)程反應(yīng)容器，以氣化放射性廢物中的碳。在某些實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器為用于處理包含有機(jī)化合物和含硫化合物和/或含鹵素化合物的放射性廢物的裝置或方法中熱解所用兩個(gè)容器中的第一容器。

在示例性實(shí)施方案中，用于過(guò)程反應(yīng)容器的最低操作溫度為約35℃，約150℃，約250℃，或約350℃。在示例性實(shí)施方案中，用于過(guò)程反應(yīng)容器的最低操作溫度為在廢物中有機(jī)化合物發(fā)生蒸發(fā)或熱解的溫度，例如在廢物包含低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑時(shí)約35℃，或在廢物包含木材、樹(shù)脂、pvc塑料或其它長(zhǎng)鏈有機(jī)聚合物時(shí)至少約350℃。

在示例性實(shí)施方案中，用于過(guò)程反應(yīng)容器的最高操作溫度為約1050℃，約884℃，約801℃，約602℃，約600℃，約420℃，或大約從用一種或多種共反應(yīng)劑和廢物反應(yīng)生成的硫化物、硫酸鹽、亞硫酸鹽和/或鹵化物化合物開(kāi)始分解或熔融的溫度。

在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器的溫度在約150℃至約1050℃或約150℃至約800℃范圍內(nèi)。

在示例性實(shí)施方案中，用過(guò)程反應(yīng)容器處理包含離子交換樹(shù)脂的放射性廢物。在示例性實(shí)施方案中，在用過(guò)程反應(yīng)容器處理離子交換樹(shù)脂時(shí)，過(guò)程反應(yīng)容器的操作溫度在約250℃至約800℃或約350℃至約600℃范圍內(nèi)。

在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器可在略負(fù)壓力或在正壓力操作，例如約7至約115，約10至約25，或約12至約20psia壓力。

在示例性實(shí)施方案中，用于包含共反應(yīng)劑和廢物的過(guò)程反應(yīng)容器的部分流化或噴射床的流化或噴射氣體為例如蒸汽、氫、氧、甲烷、氨、二氧化碳、一氧化碳、惰性氣體、氧化性氣體、還原性氣體、氮、揮發(fā)性有機(jī)蒸氣及其混合物。在某些實(shí)施方案中，將蒸汽引入過(guò)程反應(yīng)容器。在某些實(shí)施方案中，不將蒸汽引入過(guò)程反應(yīng)容器。在某些實(shí)施方案中，流化或噴射氣體不為還原性氣體。

在某些實(shí)施方案中，使在過(guò)程反應(yīng)容器下部的床部分流化。部分流化床在上面描述。在某些實(shí)施方案中，噴射在過(guò)程反應(yīng)容器下部的床。在某些實(shí)施方案中，不使在過(guò)程反應(yīng)容器下部的床流化。在某些實(shí)施方案中，不將流化或噴射氣體加到在過(guò)程反應(yīng)容器下部的床。在某些實(shí)施方案中，機(jī)械攪拌在過(guò)程反應(yīng)容器下部的床。在某些實(shí)施方案中，機(jī)械攪拌而不流化或噴射在過(guò)程反應(yīng)容器下部的床。在示例性實(shí)施方案中，包含共反應(yīng)劑和廢物的部分流化或噴射床還包含惰性床介質(zhì)，例如惰性陶瓷介質(zhì)，例如二氧化硅、富鋁紅柱石、金剛砂、堇青石(corderite)或氧化鋁；和其它類型惰性介質(zhì)，例如鋁土礦、石英或硅砂(silicasand)。在示例性實(shí)施方案中，惰性床介質(zhì)包括鋁土礦。在示例性實(shí)施方案中，惰性床介質(zhì)包括氧化鋁珠料。惰性床介質(zhì)珠料的大小為約100至約5000微米直徑，或約200至約1000微米直徑。這種大小的珠料不容易從容器淘洗出，因此使帶出物最大限度地減少。在某些實(shí)施方案中，惰性床介質(zhì)不包括氧化鋁。在某些實(shí)施方案中，包含共反應(yīng)劑和廢物的部分流化或噴射床不包含惰性床介質(zhì)。

在某些實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器的部分流化或噴射床包含氧化性區(qū)域或部分。在某些實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器的部分流化或噴射床不包含還原性或缺氧區(qū)域或部分。在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器可在氧化條件下操作。在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器可在還原條件下操作。在示例性實(shí)施方案中，過(guò)程反應(yīng)容器不在還原條件下操作。

在示例性實(shí)施方案中，可用過(guò)程反應(yīng)容器基本減少放射性廢物的碳含量。在某些實(shí)施方案中，在過(guò)程反應(yīng)容器中首先處理廢物時(shí)，可用隨后在包含濾器的反應(yīng)容器中處理廢物以去除含硫化合物和/或含鹵素化合物，并進(jìn)一步減少?gòu)U物的碳含量。

從本詳述理解，本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施方案克服現(xiàn)有技術(shù)限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明技術(shù)不限于任何明確討論的應(yīng)用或?qū)嵤┓桨?，且本文所述?shí)施方案為說(shuō)明性，而不為限制性。從示例性實(shí)施方案描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到其中所示的等同元素，且構(gòu)成本發(fā)明技術(shù)其它實(shí)施方案的方式對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)人員顯而易見(jiàn)。