Способ переработки отходов щелочных металлов Советский патент 1983 года по МПК C22B7/00 C22B26/10 

ID-60 об,% инертного газа под давле нием Р (1,1-1,2 )hyg.+ Р , высота слоя отходов в емкости, м/ плотность отходов, кг/м , ускорение свободного падения, MVc, давление в газовой полости Па. Подачу газовой смеси предпочтительно осуществлять циклами, барбот руя в течение 1-3 ч, затем прекраща подачу газовой смеси и вакуумируя газовую полость до Р Па в течение 10-20 мин, после чего цикл повторяют . Перед подачей газовой смеси емкость целесообразно отвакуумировать до РО 1 Па, а отходы разогреть до расплавления. Соотношение газовых компонентов выбрано из следующих соображений. Барботаж одного углекислого газа через слой отходов щелочных металло как определено экспериментально, пр водит к сильным разогревам емкости .свыше 600С , образованию чистого углерода, коксованию продуктов реак ции, что ведет к неполному прохожде нию реакции. Возможно образование карбонилов из металлов в соответстви с реакциями ,, +;, (месо) Me + СО, Добавление инертного газа позволяет снизить температуру реакции до и взаимодействие щелочного металла с двуокисью углерода идет по следующе.й реакции: 2Ме + + СО Добавление водяного пара приводит к увеличению наблюдаемой скорости реакции за счет того, что он является химически активным веществом по отношению к щелочному металлу.и происходит более активнее перемешивание отходов щелочных металлов за счет выделяемого водо;рода. -Взаимодействие идет по следующей схеме . 2Ме + - МезО + Н + СО - Ме,СО. 2Ме + 2СО„ - Ме-СО, + СО Me + 3/4СО + 1/4Н-0- 1/2Ме СО + + 1/4СО Соотношение водяного пара к углекислому газу, как видно из уравнения реакции, не должно превышать 1:3. В противном случае образуются гидроокиси щелочных металлов типа MeOHhiHiO и кристаллогидраты Me,jCO-nH,0 с. Таким образом, при предлагаемом компонентном составе газовой смеси получаются твердые, хорошо растворимые в вод,не обладающие защитными . свойствами, карбонаты щелочных металлов ( 0,884,1,003 0,624, Фс%аСо., 0,437). Выбор уровня давления Рд обусловлен тем, что при этих условиях исключается образование карбонильных соединений,При коэффициенте (1,1-1,2), выбранном экспериментально, не происходит разбрызгивания отходов в емкости. Во время процесса взаимодействия в порах продуктов реакции и на поверхности отходов щелочных металлов адсорбируется газообразные продукты реакции - окись углерода и водород, которые препятствуют доступу углекислого газа к поверхности отходов щелочного металла, и, тем самым, снижается наблюдаемая скорость реакции. Для полного удаления газообразных продуктов реакции необходимо периодически снижать давление в емкости. В связи с тем, что плотность получаемых продуктов:реакции в 2-3 раза меньше, чем плотность исходных продуктов из-за большой пористости, емкость следует заполнить не более чем на 30%. Контроль процесса взаимодействия осуществляется по составу газовой смеси, выходящей из емкости. Наличие окиси углерода и водорода указывают на то, что процесс взаимодействия не окончен. Пример. Проверку способа переработки отходов щелочных металлов проводят в специально изготовленных реакторах цилиндрической формы (Д 20-40 мм) и прямоугольной (100x100) формы высотой 200 мм. Днище реакторов выполнено из пористого материала марки ПНС-35, Х18Н15-ПМ и толщиной 1 мм для организации равномерной подачи газовой смеси по сечению реактора. После загрузки отходов щелочных металлов реактор вакуумируют до Р 1,О Па и затем осуществляют постоянную подачу газовой смеси заданного состава, об.ч.: углекислый газ30; водяной пар до 10; аргон 1060, устанавливают и поддерживают в течение nptfciepHo одного часа давление 0, Па. Затем подачу газовой смеси прекращают и реактор вакуумируют до давления Р 1,0 Па в течение 10-15 мин, после чего цикл повторяется. В результате химического взаимоействия газовой смеси с отходами елочного металла образуются карбонаты. Изменяя количество аргона в смеси, производят регулирование наблюдаемой скорости химической реакии, а следовательно, и температуры зоне реакции. Максимальный разогрев в зоне реакции достигает ,