用于焚烧、熔化和玻璃化有机和金属废物的方法和设施的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及处理混合有害废物的领域，为了在适当的容器中长时间封装和仓储它们的目的。
[0002]混合废物是指金属和有机废物也可能含有矿物和/或其他材料的混合物。
[0003]有害废物是指放射性地受污染的和/或有毒的废物。
[0004]因此，本发明更精确地涉及通过焚烧，熔化和玻璃化混合有害废物的处理，以及感应熔化炉和燃烧/焚烧反应器，尤其是等离子体型。
【背景技术】
[0005]在操作和/或拆除核设施，或含有有毒或污染元素的其他设施的范围内，处理由其产生的废物证明是必要的，无论是由金属废物(例如不锈钢，铜和/或铝)组成，和/或由有机废物(例如聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))，或甚至矿物废物(如例如玻璃纤维)组成。所有这些材料可被放射性元素，且特别是核燃料污染。通常，这些废物被放置在PVC袋中。然而，这种废物必须根据其放射性经过处理、包装以使其体积最小化并使它们处于能够入库和储存很长时间的形式。
[0006]已经有适合于处理矿物废物(例如玻璃纤维)和有机废物(PVC、PET)的混合物的方法，此废物以厘米粒度的磨碎形式进料。
[0007]法国专利申请FR2838117是其中的一个例子。在其中描述的设施由具有冷壁的氧等离子体介质燃烧反应器组成，所述氧等离子体介质燃烧反应器放置在具有冷壁玻璃的感应熔化炉的上面，所述感应熔化炉包括用于连续浇铸玻璃基体的系统。然而，这样的设施不能处理金属废物，也不能处理整个废物袋。而且，在熔化炉部分中的临界性管理困难，因为玻璃中钚累积的风险，所述玻璃每次浇铸后停留在炉底中或在其中有等离子炬的燃烧区中。
[0008]另一种方法使用具有热壁即耐火壁的等离子体介质燃烧反应器，所述壁放置在围绕垂直轴线旋转以通过等离子体熔化玻璃和金属的炉的上面，所述壁是热的，即耐火的。它包括用于连续浇铸玻璃和金属的系统，且可以处理有机、矿物和金属混合物的整个袋。然而，其大尺寸和因为耐火材料的磨损引起的复杂的维护，使得它对于在放射性介质中的实施不具吸引力，并可能进一步包括临界性管理问题。
[0009]本发明的目的是克服现有技术的这些设施的这些不同的缺点，并提供一种满足以下目的的方法:
[0010]-将有机部分氧化成水、二氧化碳或成氯化氢并在气体被中和之前净化它们；
[0011]-在玻璃基体，如均质玻璃或玻璃-陶瓷中溶解来自该废物的有机部分的氧化反应的灰烬；
[0012]-在玻璃基体中溶解矿物部分；
[0013]-恪化金属部分；
[0014]-对于最可氧化元素在放射性元素的玻璃相中，或对于最不可氧化元素在放射性元素的金属相中溶解放射性元素;和
[0015]-处理整个废物袋，而无需打开它们，也不磨碎它们，以避免放射性污染的任何传播。
[0016]在其中该废物是被钚污染的情况下，该处理方法也要能够管理临界性，无论是在其中实施所述处理方法的设施中还是在来源于所述处理的最终产品中。
[0017]在放射性介质中必须开发该方法。
[0018]最后，该处理方法必须获得可包括至少两相，玻璃相和金属相的最终废物包。
【发明内容】
[0019]本发明的第一个主要目的是用于焚烧、熔化和玻璃化有害混合废物的方法，所述有害混合废物是指放射性地受污染的和/或有毒金属和有机废物，也可能含有矿物和/或其他材料的混合物。
[0020]根据本发明，所述方法包括以下连续步骤:
[0021]-通过玻璃纤维的篮，向具有冷或暖金属壁的氧等离子体介质焚烧反应器中引入放置在袋中的废物；
[0022]-在反应器中焚烧废物；
[0023]-在感应炉中熔化来自废物焚烧的残余部分和所述篮，所述感应炉具有在形成坩祸的容器中的熔化，放置在反应器下面，被称为“罐内熔化器(In Can Melter)” ；
[0024]-将熔融残余部分玻璃化为包含在坩祸中的玻璃基体；
[0025]-对每个废物篮重复该循环；
[0026]-在该过程结束时，拆除炉和拆卸形成坩祸的容器。
[0027]应当注意的是，冷壁或暖壁是指具有低于150°C的温度的壁。
[0028]有利地，该方法还包括处理来自源于该方法的焚烧的残余气体，并且包括以下阶段:
[0029]-后续燃烧来自废物焚烧的气体；
[0030]-可能地磷化处理在当废物，特别是有机废物包括氯化物时的焚烧过程中形成的金属氯化物；
[0031]-过滤粉尘；
[0032]-回收炉中所述粉尘；
[0033]-中和所述净化的气体。
[0034]一旦不同的废物处理循环结束，所述方法还包括以下阶段:
[0035]-关闭反应器的等离子炬和炉;和
[0036]-冷却整个设施；
[0037]-将炉相对于反应器拆除；
[0038]-检查反应器。
[0039]本发明的第二个主要目的是用于使用上述方法焚烧、熔化和玻璃化废物的设施。
[0040]根据本发明，该设施包括:
[0041 ]在形成坩祸的容器中的熔化型感应炉(“罐内熔化器”)；和
[0042]-具有冷或暖金属壁的反应器，其包括至少一个等离子炬和用于引入废物篮的气闸，该反应器为可拆卸地放置在所述炉上。
[0043]根据本发明，所述设施有利地通过包含如下气体处理系列完成:
[0044]-后续燃烧室；
[0045]-冷却器；
[0046]-至少一个过滤器;和
[0047]-氯化氢中和系统。
【具体实施方式】
[0048]图1示出根据本发明的用于实施根据本发明的方法的设施，为了焚烧、熔化和玻璃化混合废物的目的。
[0049]下文中叙述，本说明书无差别地使用术语焚烧和燃烧以指定相同的处理。
[0050]所述设施的第一主元件是具有冷或暖金属壁的燃烧反应器10。在反应器的内部含有氧气，其由一个或多个等离子炬14加热。后者可为弧或感应等离子炬。
[0051]篮18被放置在反应器10内，并包含废物袋30。该组件悬浮在反应器10内。为此，反应器10通过用于将每个篮18引入反应器10内的气闸12完成。优选的是，篮18是玻璃纤维的，这样的篮使废物在反应器或焚烧炉中被焚烧的持续时间超过十五分钟，而废物不预先熔融，特别是当插入反应器10中时。当根据本发明的方法计划处理金属元素时，该篮18可包括轻的金属结构。该篮18悬浮在反应器10的上部，在由等离子炬14产生的火焰上面。最后，在反应器10的上部设置气体出口 16;根据另一个替代方案，该气体出口 16也可放置在反应器10的下部以通过等离子体传递加热区中的气体，并促进其氧化。
[0052]该设施的另一个重要元件是感应炉20，为“罐内熔化器”型。这种炉型通过感应操作并包括衬垫21，由下底部22完成。形成坩祸的容器23被放置在组件内并是可拆卸的。它可依次包括耐热内层并因此抵制熔浴的侵蚀，和绝缘外层。最后，感应器24围绕衬垫21放置。该图还示出了形成坩祸的容器23内部的熔融玻璃块26，其放置在位于形成坩祸的容器23的下部上的熔融金属块28的上面。
[0053]该炉20使金属相28通过直接感应熔融，以及位于其上面的玻璃相26;通过接触熔融金属从下方加热玻璃相26，并且通过反应器10内部的热气氛和可能地通过放置在上面的等离子炬的辐射从上方加热该玻璃相26。
[0054]所述设施有利地通过用于处理来自反应器10的气体的组件完成。在其中计划提供这些气体的后续燃烧，也就是其全部氧化，磷化处理在包括氯化物的有机废物的燃烧过程中形成的金属氯化物，过滤进入这些气体的粉尘并在熔化炉20中回收它，和中和该净化的气体。为了成功执行这些不同的操作，可使用后续燃烧室，冷却器，电(eletro)过滤型过滤器或过滤介质过滤器，另一种非常高效率过滤器和氯化氢中和系统。
[0055]根据本发明的方法的详细过程是以下的一个。
[0056]所述过程开始于密封地装配用于焚烧废物的反应器10和用于熔化金属和玻璃的炉20。
[0057]然后，存在可能的气体处理系列连接到反应器10的气体出口16的密封连接，当该连接不是永久的时。然后，激活该气体处理系列。熔化炉20的感应器24也被激活。
[0058]然后点燃反应