Натриевого алюмосиликата

Как известно, развиваемое в настоящее время направление по созданию реакторов-размножителей на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением и окисным уран-плутониевым^ топливом в стержневых твэлах с покрытием из нержавеющей стали не может обеспечить необходимое время удвоения делящегося материала ~5—6 лет. Причина этого — поглощение нейтронов натриевым теплоносителем и стальным покрытием, смягчение спектра нейтронов кислородом в окисном топливе. При применении гелиевого теплоносителя отпадает необходимость использования стали в качестве защитных покрытий и появляется возможность применения керамического монокарбидного ядер-

Модульный тип парогенераторов с жидкометаллическим (натриевым) теплоносителем реализован на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах БН-600. Процессы парообразования, перегрева и промежуточ-

быстрые натриевые реакторы с натриевым теплоносителем, давление которого воспринимается общим корпусом, производящие недогретый до температуры насыщения натрий и делящиеся нуклиды;

Модульный тип парогенераторов с жидкометаллическим (натриевым) теплоносителем реализован на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах БН-600. Процессы парообразования, перегрева и промежуточ-

1 В СССР помимо корпусных ВОДО-ЕОДЯНЫХ энерге-ггических реакторов (ВВЗР) успешно используются созданные советскими учеными канальные реакторы типа РБМК и реакторы-размножители на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем типа БН, установленные на Шевченковской и Белоярской АЭС. (Примеч. ред.)

1 В СССР помимо корпусных водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР) успешно используются созданные советскими учеными канальные реакторы типа РБМК и реакторы-размножители на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем типа БН, установленные на Шевченковской и Белоярской АЭС. (Примеч. ре д.)

В 1973 г. первой в мире введена в эксплуатацию АЭС в г. Шевченко с реактором БН-350 на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем мощностью 350 МВт. Эта АЭС используется для трех целей: часть тепла идет на опреснительную установку производительностью 120 тыс. м3 дистиллята в сутки, вторая часть тепла электрической мощностью 150 МВт — на производство электроэнергии, и, кроме того, АЭС воспроизводит ядерное топливо. Коэффициент воспроизводства равен 1,35.

Исходя из состояния разработок реакторов, можно заключить, что период практического использования реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем придется на вторую половину 80-х годов— начало 90-х годов, Что касается реакторов на быстрых нейтронах с газовым (гелиевым) охлаждением, то эти реакторы находятся в стадии исследований и разработок экспериментальных реакторов.

В 1972 г. первой в мире была введена в эксплуатацию АЭС в г. Шевченко с реактором БН-350 на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем мощностью 350 МВт. Перед Шевченковской АЭС поставлены две цели: часть ее тепловой энергии идет на опреснение морской воды с выдачей 120 тыс. т пресной воды в сутки, а вторая часть электрической мощностью 150 МВт — на производство электроэнергии. Опыт эксплуатации реактора на быстрых нейтронах Шевченковской АЭС использован при создании более мощного быстрого реактора для Белоярской атомной электростанции. На этой АЭС сооружается опытно-промышленный энергоблок с реактором на быстрых нейтронах БН-600 мощностью 600 МВт.

Атомные реакторы-размножители на быстрых нейтронах (БН). Наибольший прогресс достигнут в технологии реакторов на быстрых нейтронах с жидкометаллическим натриевым теплоносителем. На полномасштабной АЭС с реактором такого типа в расчете на единицу ядерного топлива можно будет вырабатывать в 50—80 раз больше электроэнергии, чем на АЭС с традиционным легководным реактором. Топлива для такого реактора (после его начальной загрузки) 1вполне достаточно, и его стоимость составляет ничтожную долю в себестоимости производимой им электроэнергии. Подсчитано, что если использовать в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах весь уран, содержащийся в стволах урановых обогатительных производств США, то можно будет выработать 1,4 млн. ТВт-ч электроэнергии. Для сравнения укажем, что в настоящее время в США потребляется около 2 тыс. ТВт-ч электроэнергии в год.

8. АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ С НАТРИЕВЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

В первом случае нагрев раствора приводит к росту кристаллов нерастворимого в воде натриевого алюмосиликата -Ыа2О-А12Оз-25Ю2-2Н2О; по второму способу обескремнивание сводится к образованию малорастворимого алюмоси-' ликата кальция СаО-А12Оз-25Ю2-2Н2О. за счет взаимодействия алюмината и силиката натрия с известью. Второй метод позволяет проводить более глубокую очистку от кремнезема, но связан со значительными потерями глинозема. Обескремнивание проводят в батарее автоклавов (см. рис. 145) при 150—170°С в течение 2—2,5 ч. Для нагрева используют острый пар, подаваемый в первые 2—3 греющих автоклава. Из последнего автоклава пульпа, состоящая из раствора и белого шлама, разгружается в самоиспаритель, а затем проходит стадии сгущения и фильтрации. Белый шлам возвращается на приготовление шихты для спекания, а осветленный алюминатный раствор после контрольной фильтрации поступает на карбонизацию.

Для снижения потерь А12Оз и расхода извести часто применяют двустадийное обескремнивание. На первой стадии выделяют основную массу кремнезема в форме натриевого алюмосиликата. Первичный шлам возвращают на приготовление шихты. Вторую стадию с целью глубокого обес-кремнивания до кремневого модуля не ниже 1000 ведут е добавкой извести. Шлам второй стадии подвергается содовой обработке с целью регенерации из него оисида алюми-

При разбавлении алюминатный раствор по линии постоянного модуля (см. рис. 1) перемещается в область менее стойких растворов, что необходимо для последующего процесса декомпозиции. Кроме того, снижение концентрации раствора и увеличение отношения ж : т в пульпе облегчают последующее сгущение шлама. Разбавление необходимо также для дополнительного обескрем-нивания алюминатного раствора, которое происходит в результате снижения растворимости натриевого алюмосиликата с уменьшением концентрации раствора.

Разбавление осуществляют в смесителях смешения с последующей выдержкой пульпы в мешалках, в которых она интенсивно перемешивается при 100—105° С. Повышенная температура пульпы способствует более интенсивному росту кристаллов натриевого алюмосиликата и увеличивает скорость обескрем-нивания. Степень разбавления поддерживается автоматически по плотности разбавленной пульпы.

Кремнезем присутствует в гидроокиси в основном в виде натриевого алюмосиликата, который выпадает в осадок из раствора при его выкручивании. Окись железа, содержащаяся в алюми-

Различают нерастворимую и растворимую щелочь в гидроокиси алюминия. Нерастворимая щелочь находится в гидроокиси в основном в виде натриевого алюмосиликата, растворимая — в виде растворимых в воде соединений NaAlO2 и NaOH. Растворимую щелочь в свою очередь можно разделить на неотмываемую и отмываемую. Неотмываемая щелочь находится в пространствах между сросшимися кристаллами гидроокиси. Удалить ее можно нагревом гидроокиси до высокой температуры. Общее содержание щелочи (Na2O + K%O в пересчете на прокаленный глинозем) в обычной гидроокиси составляет 0,3—0,5%. Наибольшая доля из этого количества приходится на неотмываемую щелочь. Содержание отмываемой щелочи зависит от качества отмывки и обычно составляет 0,08—0,12%.

Силикат натрия реагирует с алюминатом натрия с образованием натриевого алюмосиликата, имеющего ограниченную растворимость в алюминатных растворах.

получаемые растворы оказываются насыщенными кремнеземом через несколько минут после начала выщелачивания. Одновременно идет образование натриевого алюмосиликата, приводящее к обескремниванию раствора и тем самым способствующее дальнейшему разложению 2CaO-SiO2. Но этот процесс в условиях промышленного выщелачивания протекает медленно, поэтому большая часть двухкальциевого силиката остается неразложенной. Моноалюминат кальция СаО-А1^03 в воде практически нерастворим. В растворе соды СаО-А12О3 растворяется с образованием алюмината натрия, который переходит в раствор, и углекислого кальция, остающегося в осадке:

Существуют два способа обескремнивания: без химически действующих добавок и с химически действующими добавками. При обескремнивании без химически действующих добавок алю-минатный раствор подвергают продолжительному нагреванию. При этом происходит рост кристаллов натриевого алюмосиликата Na2O-Al2O3-2SiO2-2H2O, образующегося в результате взаимодействия Na2SiO3 с NaAlO2, и выпадение его в осадок. Состав образующегося осадка чаще всего соответствует формуле Na2O-Al2O3-l,7SiO2-nH2O, что, очевидно, связано с присоединением к натриевому алюмосиликату молекул NaAlO2 и NaOH. Количество химически связанной воды в осадке зависит от температуры его получения: с повышением температуры количество воды в осадке уменьшается.

На рис. 59 показано изменение содержания SiO2 в алюминатных растворах в зависимости от содержания А12О3 и времени выстаивания. Кривую АС можно считать равновесной, ниже ее (область /) растворы не насыщены кремнеземом и способны растворять его. В области // (между кривыми АС и АВ) растворы находятся в мета стабильном состоянии. Из них происходит медленное выделение натриевого алюмосиликата, которое ускоряется в присутствии затравки. В области /// находятся пересыщенные кремнеземом растворы, из которых избыток кремнезема мгновенно ,, „ выпадает в осадок.

Обескремнивание ускоряется в присутствии твердых частиц натриевого алюмосиликата (белого шлама) или красного шлама, образующих центры кристаллизации. Присутствие в алюминатных растворах соды способствует лучшему обескремниванию, поташ оказывает отрицательное влияние на этот процесс. Начальная концентрация кремнезема в растворе практически не влияет на степень его обескремнивания.

Рекомендуем ознакомиться:

Направление определяется

Наблюдается концентрация

Направление прохождения

Направление равнодействующей

Направление совпадающее

Направление ускорения

Направлении деформации

Направлении измерения

Направлении координатных

Направлении наибольшего

Направлении образующей

Направлении ортогональном

Меню:

Главная страница Термины