ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Производство титанофосфатного сорбента из концентратов техногенных отходов обогащения апатито-нефелиновых руд.

Рекомендуемая область пременения

Сорбенты используются при очистке жидких радиоактивных отходов (ЖРО) атомных электростанций и стоков химических предприятий.

Назначение, цели и задачи проекта

Организация промышленного производства дешевого и эффективного сорбента из техногенных отходов местных предприятий.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Эксплуатация предприятий и установок, работающих с использованием радиоактивных элементов, сопровождается образованием опасных для здоровья людей и природы отходов. В этой связи особое значение приобретают проблемы утилизации радиоактивных отходов (РАО) и их иммобилизации с целью безопасного хранения. Жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) составляют 85% от общего количества радиоактивных отходов. Сорбенты, используемые для их очистки, как правило, достаточно дорогие материалы, и их применение влечет за собой значительные экономические затраты. Известные отечественные аналоги, обладая достаточно высокой селективностью к одним радиоактивным элементам, плохо сорбируют другие. С этой точки зрения несомненный интерес представляют технологии получения универсальных композиционных сорбентов с использованием техногенных отходов некоторых производств. В таких продуктах синтетические и природные наполнители служат либо ядром для оболочки, состоящей из активного сорбционного материала, либо равномерно распределяются в нем. При последующей термообработке наполнители превращаются в устойчивую матрицу для иммобилизации радиационных отходов. Подбирая состав и количество наполнителя, толщину оболочки на нем, можно регулировать сорбционную емкость материала, тем самым облегчить его дальнейшую переработку перед захоронением.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

В ИХТРЭМС КНЦ РАН разработана технология получения композиционных сорбентов, обладающих способностью локализовать в своем составе радионуклиды, катионы цветных тяжелых металлов и противостоять воздействию факторов природной среды при захоронении. Технология базируется на серно-и (или) фосфорнокислотном разложении отходов обогащения апатито-нефелиновых руд Кольского полуострова (сфеновый и нефелиновый концентраты) с последующим синтезом из получаемых растворов целевых продуктов -  композиционных сорбентов. Сорбенты представляют собой белый порошок или гранулы (по требованию потребителя), который хорошо транспортируется и хранится.

Сорбенты содержат гидратированный гидроксид или кристаллический гидрофосфат титана и аморфный кремнезем. Такой состав способствует достижению максимальной химической, радиационной и термической устойчивости продукта при его использовании и утилизации, что является решающим фактором для формирования защитного «барьера» при его длительном хранении. Соотношение между названными компонентами, способ их введения в композицию и ряд других факторов определяют сорбционную емкость и селективность сорбента.

Специфическая структура композиции обуславливает универсальный характер их сорбционной емкости и позволяет очищать жидкие стоки, как от радиоактивных загрязнений, так и от цветных и тяжелых металлов.

Конструктивно установка по очистке загрязненных жидкостей может быть выполнена в мобильном и стационарном вариантах. Мобильный вариант установки может быть использован для экстренной очистки сравнительно небольших объемов жидкости загрязненных бассейнов, колодцев, источников питьевой воды. Стационарными установками могут быть оснащены промышленные предприятия по переработке ЖРО.

Принципиальная аппаратурно-технологическая схема процесса очистки ЖРО от радионуклидов

1 - реактор приготовления раствора реагента I;

2 - реактор приготовления раствора реагента II;

3 - реактор кондиционирования и коагуляционный очистки ЖРО;

4 - фильтр;

5 - накопительная емкость;

6 - расходная (напорная) емкость;

7 - сорбционные колонны;

8 - насос. 

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Ресурсосберегающая технология: производство обладает низкой энергоемкостью и не требует значительных капитальных затрат.

Используются техногенные отходы действующих производств. Возможна быстрая окупаемость производства даже при небольшой мощности. Цена на аналогичные продукты  составляет  250-350 руб./кг, а себестоимость получаемого сорбента – 100 руб./кг.

Для завершения проекта необходимо 25 млн.руб.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Осуществление проекта позволит получать титанофосфатный сорбент в количестве, необходимом для его использования в регионе.

Использование в качестве сырья для получения титанофосфатного сорбента отходов обогащения апатито-нефелиновых руд позволит повысить комплексность использования природных ресурсов и снизить количество вредных для окружающей среды тонкодисперсных сбросов.

Малое чисто стадий (5 основных) технологической схемы и  производительность установки 5-7 тонн в год позволяет организовать производство с минимальным  обслуживающим персоналом в 5 человек. Всё это снижает себестоимость сорбентов по сравнению с близкими по составу аналогами примерно в 2 раза.

Сорбционная емкость получаемых титанофосфатных сорбентов в 5 раз выше, чем у известных отечественных аналогов.

Новые потребительские свойства продукции

Высокая сорбционная способность к различным радиоактивным элементам, цветным и тяжелым металлам в широком интервале солевого состава очищаемых стоков.
Специфическая структура композиции обуславливает универсальный характер их сорбционной емкости и позволяет очищать жидкие стоки как от радиоактивных загрязнений, так и от цветных и тяжелых металлов. Сорбционная ёмкость экспериментальных образцов сорбентов по данным лаборатории защиты окружающей среды Кольской АЭС, а также лаборатории радиологии и радиохимии С-ПбГТУ (технологический институт) составляет:
- по радионуклидам Cs137 - 1,8?2,3 мг•экв/г;
- по радионуклидам Sr90 – 2,0-2,2 мг•экв/г;
- по цветным и тяжёлым металлам (Co, Ni, Cr и др.) ~ 1,5-1,8 мг•экв/г.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Нефелиновый концентрат по ТУ 113-12-10117801-17-96, сфеновый концентрат по ТУ 1715-069-00203958-2000.

Стадия и уровень разработки

Опытно-промышленные испытания технологии на химической установке, действующей на промышленной площадке ОАО «Апатит». Наработанная партия сорбента прошла испытания в специализированных организациях (Кольская АЭС, Ленинградская АЭС, НПП «ЭКОАТОМ»). Испытания показали, что с помощью разработанного сорбента очистка выполняется до санитарных норм.

Предлагаемые инвестиции

25 млн. руб.
Желательными мерами государственной поддержки, со стороны федеральных, региональных и местных властей являются: льготное кредитование, льготный режим инвестирования.

Рынки сбыта

5 - 7 тонн по Мурманской области и Северо-Западному региону РФ.

Возможность и эффективность импортозамещения

Возможность имеется. Сорбенты, получаемые по данной технологии, обладают по сравнению с импортными аналогами более низкой ценой.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

24
Срок окупаемости проекта зависит от конкретных условий производства: объемов производства, имеющегося сырья, мест реализации, сбытовой политике и т.д. - и ориентировочно составляет 2 года.

Дата поступления материала

27.02.2007