放射性污染金属去污系统及方法

1.本发明涉及放射性污染金属处理技术领域，特别是一种放射性污染金属去污系统及方法。


背景技术：

2.随着核工业的快速发展，核电站和核工企业产生的核废金属也呈现逐年增多的趋势。这些核废金属具有较强的放射性，半衰期长达数千年、数万年甚至几十万年，若处置不当，则会严重污染环境。目前，针对辐射剂量超过安全阈值的核废金属无法处理，只能封装在金属罐内做永久深埋处置，以确保核废金属能够地质封存数万年甚至数十万年不泄漏。
3.现有的深埋处置方案存在以下不足之处：1、一方面，为了保证数万年不泄露出放射性的效果，金属罐的壁厚设计得非常厚，制造所需材料非常多，并且，随着核废金属的产出量逐年增加，金属罐的材料需求量也越来越大，另外，深埋处置的场所非常有限且难以找寻，要求地质条件稳定，数万年不发生地震，存在完整的无裂隙的花岗岩体。2、金属罐盛装过核废金属后会被放射性污染，自身会产生一定剂量的放射性，无法另做它用，相当于在处置核废金属的过程中引入了新的放射性废物，产生废物增容。
4.国际原子能机构于1992年出版的技术文件《放射性废物最小化和分离》中，首次提出“放射性废物最小化”的概念。所述的“放射性废物最小化”是将放射性废物的数量和活度降低至可合理达到的水平，可通过限制放射性污染的产生、限制放射性污染的扩散、减少核废料贮存的体积，达到降低核废料对环境造成的不良影响，降低核废料处置成本的目的。显然，目前针对放射性污染金属的深埋处置方案无法满足“放射性废物最小化”的要求，并且，随着放射性污染金属的产量逐年增大，这种矛盾性也愈加凸显。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种放射性污染金属去污系统及方法，它用于放射性污染金属的去污处理，为放射性污染金属的再利用提供了先决基础，解决了目前针对放射性污染金属的处置方案无法满足“放射性废物最小化”的要求的问题。
6.本发明的技术方案是：放射性污染金属去污系统，包括金属上料装置、金属去污装置、磨料净化装置和正负压气源；金属上料装置包括依次连通的金属上料斗、振动铺料机和板链输送机；金属料斗上端设有供金属碎片投入的上端口，下端设有供金属碎片排出的下端口，金属上料斗的下端口处设有用于控制金属碎片排出的阀门a；振动铺料机一端为高端，另一端为低端，振动铺料机的高端位于金属上料斗下端口的正下方；板链输送机一端为进料端，另一端为排料端，板链输送机的进料端与振动铺料机的低端紧邻布置；金属去污装置包括外壳、c形传送带组件、转筒组件、喷头、净料仓a和污料仓a；外壳内部设有用于对金属碎片进行去污的内腔，外壳一侧设有连通至其内腔的物料入口，外壳的物料入口紧邻板链输送机的排料端布置；c形传送带组件包括上转轮、下转轮和传送
带，上转轮位于下转轮的斜下方，传送带绕设在上转轮与下转轮之间并整体呈c形布置，从而使传送带的两侧分别形成外弧区和内弧区，传送带上设有供磨料通过的磨料穿行孔，传送带将外壳内腔从上至下分隔为金属去污子腔和磨料收集子腔，金属去污子腔和磨料收集子腔通过磨料穿行孔连通，金属去污子腔与外壳的物料入口连通，金属去污子腔位于传送带的内弧区，磨料收集子腔位于传送带的外弧区；转筒组件包括水平布置的转筒和用于驱动转筒转动的电机，转筒位于传送带的内弧区，转筒外圆面与传送带上表面之间形成弧形间隙；喷头竖直布置在外壳的金属去污子腔上端，其上端口用于接收压力气流，其下端口用于喷出磨料和压力气流，其中部设有用于接收磨料的汇流口；净料仓a上设有净磨料进口a和净磨料排口a；净料仓a的净磨料排口a通过管道与喷头的汇流口连通，净料仓a的净磨料排口a上设有用于控制磨料排出的阀门a；污料仓a的顶部和下端分别设有污磨料进口a和污磨料排口a，污料仓a的污磨料排口a上设有用于控制磨料排出的阀门b，污料仓a安装在外壳的磨料收集子腔中，其上的污磨料进口a位于传送带的正下方；磨料净化装置包括进料装置、出料装置、钢珠清洗室、干冰清洗机和尘屑收集装置；进料装置上端设有进料口a，下端设有出料口a，进料装置在进料口a与出料口a之间的外壁下部设有尘屑出口a；出料装置上端设有进料口b，下端设有出料口b，出料装置在进料口b与出料口b之间的外壁上部设有水汽出孔；钢珠清洗室内部设有内腔，钢珠清洗室外部从上至下依次设有干冰入口、磨料入口、尘屑出口b和磨料出口，磨料入口连通至进料装置的出料口a，磨料出口连通至出料装置的进料口b，磨料出口上设有用于控制磨料排出的阀门x；干冰清洗机包括相互连通的主体和喷枪，喷枪与钢珠清洗室的干冰入口连通，以喷射干冰颗粒至钢珠清洗室的内腔中；尘屑收集装置包括碎屑收集室、粉尘缓冲室、集尘罩a、集尘罩b、收集管a、收集管b、收集管c和收集管d；碎屑收集室上端设有碎屑入口；粉尘缓冲室从上至下分别设有粉尘入口和负压对接口，负压对接口上设有用于控制气路通断的阀门y；集尘罩a从上至下依次设有供尘屑进入的端口a、供粉尘排出的端口b和供碎屑排出的端口c，集尘罩a通过端口a固定连接在进料装置下端，集尘罩a通过端口a包容进料装置的尘屑出口a；集尘罩b从上至下分别设有供尘屑进入的端口d、供粉尘排出的端口e和和供碎屑排出的端口f，集尘罩b通过端口d固定连接在钢珠清洗室下端外壁上，集尘罩b通过端口d包容钢珠清洗室的尘屑出口b；收集管a上端连接集尘罩a的端口b，下端连接粉尘缓冲室的粉尘入口；收集管b上端连接集尘罩b的端口e，下端连接粉尘缓冲室的粉尘入口；收集管c上端连接集尘罩a的端口c，下端连接碎屑收集室的碎屑入口；收集管d上端连接集尘罩b的端口f，下端连接碎屑收集室的碎屑入口；正负压气源包括正压供气装置和负压吸尘器；正压供气装置通过管道分别与喷头的上端口和干冰清洗机的主体连通；负压吸尘器通过管道连接至粉尘缓冲室的负压对接口。
7.本发明进一步的技术方案是：进料装置的进料口a上安装有污料仓b，出料装置的出料口b上安装有净料仓b；污料仓b的顶部和下端分别设有污磨料进口b和污磨料排口b，污料仓b的污磨料排口b与进料装置的进料口a连通，污料仓b的污磨料排口b上设有用于控制磨料排出的阀门c；净料仓b上设有净磨料进口b和净磨料排口b，净料仓b的净磨料进口b与出料装置的出料口b连通，净料仓b的净磨料排口b上设有用于控制磨料排出的阀门d。
8.本发明进一步的技术方案是：污料仓a的污磨料排口a与污料仓b的污磨料进口b之
间通过第一螺旋输送机连通；净料仓a的净磨料进口a与净料仓b的净磨料排口b之间通过第二螺旋输送机连通。
9.本发明进一步的技术方案是：出料装置的进料口b与钢珠清洗室的磨料出口之间设有缓冲料斗，缓冲料斗顶部和下端分别设有上入口和下出口，缓冲料斗的下出口上设有用于控制磨料排出的阀门x，缓冲料斗的上入口与钢珠清洗室的磨料出口连通，缓冲料斗的下出口与出料装置的进料口b连通。
10.本发明进一步的技术方案是：正压供气装置包括依次连接的空气压缩机、储气罐和冷冻干燥机，正压供气装置通过冷冻干燥机输出压力气流。
11.本发明进一步的技术方案是：进料装置为相对于水平面以5-12
°
倾斜布置的螺旋给料机，其一端为高端，另一端为低端，其外部设有呈圆柱管形的外壁，所述进料口a设在进料装置的高端，所述出料口a设在进料装置的低端，所述尘屑出口a为设在进料装置外壁下部并呈分散布置的微孔，所述微孔分布在进料装置外壁的进料口a与出料口a之间的区段上，所述微孔用于筛除尺寸小于磨料的尘屑。
12.本发明进一步的技术方案是：出料装置为相对于水平面以5-12
°
倾斜布置的螺旋给料机，其一端为高端，另一端为低端，其外部设有呈圆柱管形的外壁，所述进料口b设在出料装置的高端，所述出料口b设在出料装置的低端，所述水汽出孔为设在出料装置外壁上部并呈分散布置的微孔，所述微孔分布在出料装置外壁的进料口b与出料口b之间的区段上，所述微孔尺寸小于磨料并用于排出水汽；出料装置的外壁外部绕设有螺旋形的电热丝。
13.本发明的技术方案是：一种放射性污染金属去污方法，应用于上述的放射性污染金属去污系统，方法如下：s01，前处理及上料：a、将金属废料通过金属切割机剪切至小块废料件；所述小块废料件包括板状材料和立体材料两类，板状材料的长宽均不超过260mm，厚度不超过50mm，立体材料的长宽高均不超过200mm，厚度不超过50mm；b、将小块废料件投入热处理炉进行氧化处理，氧化处理的温度为900-950℃，氧化处理的时长为2-4h；c、将氧化处理过的小块废料件投放至金属上料斗中；小块废料件依次通过金属上料斗、振动铺料机和板链输送机，投入外壳的金属去污子腔中；s02，金属去污：a、驱动转筒和传送带运转；确认净料仓a中储有足量的磨料；b、一方面，打开空气压缩机-储气罐-冷冻干燥机之间的管路上的阀门，使冷冻干燥机输出的压力气流通过喷头上端口进入喷头中，从而在喷头与净料仓a之间的管道中形成负压吸引效果；另一方面，打开净料仓a的净磨料排口a上的阀门a，在负压作用下，净料仓a中的磨料通过净磨料排口a排出，再通过管道和汇流口进入喷头中；再一方面，处在金属去污子腔中的小块废料件在转筒与传送带的带动下不停的翻转，使小块废料件的各处表面均有机会暴露在磨料喷射范围内；c、基于上述3个动作产生如下效果：压力气流裹挟磨料从喷头的下端口持续喷出，撞击在小块废料件的各处表面上，从而剥离小块废料件表面的污渍、锈迹和放射性物质层，达到放射性去污的效果；沾染污渍的磨料通过传送带上的磨料穿行孔落入磨料收集子腔下
端的污料仓a中；本步骤的c分步骤中，去污过程持续时间为5-7min，小块废料件的总重量不超过50kg。
14.本发明进一步的技术方案是：其还包括接续在放射性污染金属去污方法之后的磨料去污方法，磨料去污方法接续在s02步骤之后，用于对磨料进行放射性去污处理；方法如下：s03，制备干冰：a，采用干冰制备装置制备干冰，干冰制备装置包括通过气路管道相互连通的co2储罐和干冰制冰机；首先检查干冰制冰机的设备面板上各个阀门的状态，吹扫阀门应处在开启位置，气相阀门、液相阀门、放空阀门均应处在关闭位置；然后依次开启co2储罐的放气总阀和干冰制冰机的气相阀门，确认气相阀门上的压力表显示压力与co2储罐上的压力表显示压力一致；b，开启干冰制冰机上的放空阀，排尽空气后，关闭干冰制冰机上的放空阀；开启干冰制冰机的气相阀门，确认气相阀门上的压力表显示压力与液相阀门上的压力表显示压力均在1.2～2.1mpa之间；c，启动干冰制冰机制造干冰颗粒，制冰速度控制在60kg/h，制冰一定时间后，将制备好的干冰颗粒转移至具有保温功能的干冰储存箱中待用；本步骤的a分步骤中，气相阀门上的压力表显示压力称为气相压力，气相压力应控制在0.9～2.1mpa之间；本步骤的a分步骤中，气相压力相比co2储罐压力在
±
8%的浮动范围内，均认为两者压力一致；本步骤的b分步骤中，液相阀门上的压力表显示压力称为液相压力；s04，设备初始化：a，关闭钢珠清洗室的磨料出口上的阀门x，打开粉尘缓冲室的负压对接口上的阀门y，启动负压吸尘器，一方面，负压依次通过管道、粉尘缓冲室和收集管a，传递至集尘罩a中，另一方面，负压依次通过管道、粉尘缓冲室和收集管b，传递至集尘罩b中；b，开启电热丝的供电，对出料装置的外壁及内腔进行预热；将待净化的磨料投入污料仓b；将制备好的干冰颗粒投入干冰清洗机中；s05，磨料初滤：a，控制污料仓b的投料速度，使待净化的磨料通过进料口a持续输入进料装置的内腔，然后顺应进料装置的倾斜角度，并在进料装置内部的螺旋叶片的带动下，向进料装置的出料口a移动；磨料移动过程中，尺寸小于磨料的尘屑通过进料装置的尘屑出口a排出，然后被集尘罩a的端口a接纳而进入集尘罩a的内腔中；磨料中比重相对较大的碎屑在自身重力作用下下落，从集尘罩a最下端的端口c排出，再通过收集管c和碎屑收集室的碎屑入口进入碎屑收集室的内腔；磨料中比重相对较小的碎屑在负压作用下，从集尘罩a中部的端口b排出，再依次通过收集管a、粉尘缓冲室和管道，进入负压吸尘器中；至此，完成磨料初步过滤；b，完成初步过滤的磨料通过进料装置的出料口a排出，再通过钢珠清洗室的磨料入口进入钢珠清洗室的内腔；s06，磨料清洗：
a，打开空气压缩机-储气罐-冷冻干燥机之间的管路上的阀门，使冷冻干燥机输出的压力气流持续的输入干冰清洗机中，以提供干冰颗粒流动的动力；然后启动干冰清洗机，使压力气流裹挟干冰颗粒从喷枪喷出，击打在钢珠清洗室内腔中的磨料上；一方面，在气流和干冰的持续冲击下，磨料在钢珠清洗室内腔中产生相互碰撞，通过碰撞过程剥离磨料表面含有放射性核素的污垢；另一方面，干冰与磨料之间存在温差，当干冰与磨料撞击时，基于温差的物理反应，使不同的物质产生不同的收缩速度，进而剥离磨料表面含有放射性核素的污垢；b，清洗过程中，从磨料表面剥离下来的带有放射性核素的污垢通过尘屑出口b排出，然后被集尘罩b的端口d包容而进入集尘罩b的内腔中；污垢中比重较大的部分在自身重力作用下下落，从集尘罩b最下端的端口f排出，再通过收集管d和碎屑收集室的碎屑入口进入碎屑收集室的内腔；污垢中比重较小的部分在负压作用下，从集尘罩b中部的端口e排出，再通过收集管b、粉尘缓冲室的粉尘入口、粉尘缓冲室的负压对接口和管道，进入并被截留在负压吸尘器中；c，清洗一定时间后，打开钢珠清洗室上的阀门x，打开缓冲料斗上的阀门z，使钢珠清洗室内腔中的磨料通过钢珠清洗室下端的磨料出口排出，再通过管道进入缓冲料斗；本步骤中，干冰清洗机的喷枪喷出干冰的量为30-200kg/h，干冰清洗机的喷枪喷出的气流量为1.8-3.5m3/min；s07，磨料干燥：控制缓冲料斗的投料速度，使清洗后的磨料通过进料口b持续的输入出料装置的内腔，然后顺应出料装置的倾斜角度，并在出料装置内部的螺旋叶片的带动下，向出料装置的出料口b移动；磨料移动过程中，磨料被预热过的出料装置加热以实现烘干，磨料蒸发产生的水汽通过出料装置的水汽出孔排出到外界，烘干后的磨料进入净料仓b暂存。
15.本发明与现有技术相比具有如下优点：1、其用于对放射性污染金属进行去污处理，为放射性污染金属的再利用提供了先决基础，解决了目前针对放射性污染金属的处置方案无法满足“放射性废物最小化”的要求的问题。所述放射性污染金属大多收集于核电站或核工企业，除了一小部分金属(例如反应堆堆芯内部的金属)是整体受到放射性污染，大部分金属仅在表面受到放射性污染。
16.2、在放射性污染金属去污方法中，通过氧化处理使金属表面的放射性污染物发生氧化反应，形成易于剥离的氧化皮，提升了后续喷丸处理的去污效果，通过磨料(钢丸)对金属表面进行高速击打，有效剥离污渍、锈迹和含有放射性核素的氧化皮，起到放射性去污的效果，通过对磨料(钢丸)进行表面放射性去污处理，实现了放射性污染金属去污流程中的磨料(钢丸)循环使用，是确保放射性污染金属去污流程不产生二次污染的关键技术。
17.2、在磨料去污方法中，通过裹挟压力气流的干冰颗粒击打磨料(钢丸)表面实现磨料(钢丸)的放射性去污。一方面，在气流和干冰的持续冲击下，磨料相互碰撞，剥离磨料表面小部分含有放射性核素的污垢；另一方面，干冰与磨料之间存在温差，当干冰与磨料撞击时，基于温差的物理反应，使不同的物质产生不同的收缩速度，进而剥离磨料表面大部分含有放射性核素的污垢。具体的说，当干冰粒接触到磨料表面后会产生脆化爆炸现象，从而使污垢收缩及松脱，随之干冰粒会瞬间气化并且膨胀800倍，产生强大的剥离力，将污垢快速，彻底的从物体表面脱落，从而达到快速、高效、安全、节能的清洗效果。
18.以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
19.图1为本发明的结构示意图；图2为金属上料装置与金属去污装置的位置关系示意图；图3为磨料净化装置的结构示意图；图4为图3的a部放大图；图5为基于压力气流连通的各部件的气路连接关系图；图6为磨料的循环流动路线示意图。
20.图例说明：金属上料斗11；振动铺料机12；板链输送机13；外壳21；物料入口211；金属去污子腔212；磨料收集子腔213；上转轮221；下转轮222；传送带223；转筒231；喷头24；汇流口241；净料仓a25；净磨料进口a251；净磨料排口a252；污料仓a26；污磨料进口a261；污磨料排口a262；进料装置31；进料口a311；出料口a312；出料装置32；进料口b321；出料口b322；钢珠清洗室33；干冰入口331；磨料入口332；尘屑出口b333；磨料出口334；干冰清洗机34；主体341；喷枪342；碎屑收集室35；碎屑入口351；粉尘缓冲室36；粉尘入口361；负压对接口362；集尘罩a37；端口b371；集尘罩b38；端口e381；收集管a391；收集管b392；收集管c393；收集管d394；空气压缩机41；储气罐42；冷冻干燥机43；阀门a100；阀门b200；阀门x300；阀门y400；污料仓b500；阀门c501；净料仓b600；第一螺旋输送机700；第二螺旋输送机800；缓冲料斗900；阀门z901。
21.特别说明：图1中为避免线条凌乱，第一螺旋输送机与第二螺旋输送机均未绘出；图3中应图幅有限，故干冰清洗机的主体并未示出；图5中箭头所示为气流方向；图5中的各部件的结构及各部件的气路连接方式是现有技术，故仅做框图示意；图6中箭头所示为磨料的流动方向。
实施方式实施例
22.如图1-6所示，放射性污染金属去污系统，包括金属上料装置、金属去污装置、磨料净化装置和正负压气源。
23.金属上料装置包括依次连通的金属上料斗11、振动铺料机12和板链输送机13。金属料斗11上端设有供金属碎片投入的上端口，下端设有供金属碎片排出的下端口，金属上料斗11的下端口处设有用于控制金属碎片排出的阀门a。振动铺料机12一端为高端，另一端为低端，振动铺料机的高端位于金属上料斗下端口的正下方。板链输送机13一端为进料端，另一端为排料端，板链输送机13的进料端与振动铺料机12的低端紧邻布置。
24.金属去污装置包括外壳21、c形传送带组件、转筒组件、喷头24、净料仓a25和污料仓a26。外壳21内部设有内腔，外壳一侧设有物料入口211，外壳21的物料入口211紧邻板链输送机13布置。c形传送带组件包括上转轮221、下转轮222和传送带223，上转轮221位于下转轮222的斜下方，传送带223绕设在上转轮221与下转轮222之间并整体呈c形布置，从而使传送带223的两侧分别形成外弧区和内弧区，传送带223上设有供磨料通过的磨料穿行孔，
传送带223将外壳21内腔从上至下分隔为金属去污子腔212和磨料收集子腔213，金属去污子腔212和磨料收集子腔213通过磨料穿行孔连通，金属去污子腔212与外壳21的物料入口211连通，金属去污子腔212位于传送带223的内弧区，磨料收集子腔213位于传送带223的外弧区。转筒组件包括水平布置的转筒231和用于驱动转筒231转动的电机(图中未示出)，转筒231位于传送带223的内弧区，转筒231外圆面与传送带223上表面之间形成弧形间隙。喷头24竖直布置在外壳21的金属去污子腔212上端，其上端口用于接收压力气流，其下端口用于喷出磨料和压力气流，其中部设有用于接收磨料的汇流口241。净料仓a25上设有净磨料进口a251和净磨料排口a252，净料仓a25的净磨料排口a252通过管道与喷头24的汇流口241连通，净料仓a25的净磨料排口a252上设有用于控制磨料排出的阀门a100。污料仓a26的顶部和下端分别设有污磨料进口a261和污磨料排口a262，污料仓a26的污磨料排口a262上设有用于控制磨料排出的阀门b200，污料仓a26安装在外壳21的磨料收集子腔213中，其上的污磨料进口a261位于传送带223的正下方。
25.磨料净化装置包括进料装置31、出料装置32、钢珠清洗室33、干冰清洗机34和尘屑收集装置。进料装置31上端设有进料口a311，下端设有出料口a312，进料装置31在进料口a311与出料口a312之间的外壁下部设有尘屑出口a。出料装置32上端设有进料口b321，下端设有出料口b322，出料装置32在进料口b321与出料口b322之间的外壁上部设有水汽出孔。钢珠清洗室33内部设有内腔，钢珠清洗室33外部从上至下依次设有干冰入口331、磨料入口332、尘屑出口b333和磨料出口334，磨料入口332连通至进料装置31的出料口a12，磨料出口334连通至出料装置32的进料口b321，磨料出口334上设有用于控制磨料排出的阀门x300。干冰清洗机34包括相互连通的主体341和喷枪342，喷枪342与钢珠清洗室33的干冰入口331连通，以喷射干冰颗粒至钢珠清洗室33的内腔中。尘屑收集装置包括碎屑收集室35、粉尘缓冲室36、集尘罩a37、集尘罩b38、收集管a391、收集管b392、收集管c393和收集管d394。碎屑收集室35上端设有碎屑入口351。粉尘缓冲室36从上至下分别设有粉尘入口361和负压对接口362，负压对接口362上设有用于控制气路通断的阀门y400。集尘罩a37从上至下依次设有供尘屑进入的端口a、供粉尘排出的端口b371和供碎屑排出的端口c，集尘罩a37通过端口a固定连接在进料装置31下端，集尘罩a37通过端口a包容进料装置31的尘屑出口a。集尘罩b38从上至下分别设有供尘屑进入的端口d、供粉尘排出的端口e381和和供碎屑排出的端口f，集尘罩b38通过端口d固定连接在钢珠清洗室33下端外壁上，集尘罩b38通过端口d包容钢珠清洗室33的尘屑出口b333。收集管a391上端连接集尘罩a37的端口b371，下端连接粉尘缓冲室36的粉尘入口361。收集管b392上端连接集尘罩b38的端口e381，下端连接粉尘缓冲室36的粉尘入口361。收集管c393上端连接集尘罩a37的端口c，下端连接碎屑收集室35的碎屑入口351。收集管d394上端连接集尘罩b38的端口f，下端连接碎屑收集室35的碎屑入口351。
26.正负压气源包括正压供气装置和负压吸尘器(图中未示出)。正压供气装置包括依次连接的空气压缩机41、储气罐42和冷冻干燥机43，正压供气装置通过冷冻干燥机43输出压力气流，冷冻干燥机43通过管道分别与喷头24的上端口和干冰清洗机34的主体341连通。负压吸尘器通过管道连接至粉尘缓冲室36的负压对接口362。
27.优选，进料装置31的进料口a311上安装有污料仓b500，出料装置32的出料口b322上安装有净料仓b600。污料仓b500的顶部和下端分别设有污磨料进口b和污磨料排口b，污料仓b500的污磨料排口b与进料装置31的进料口a311连通，污料仓b500的污磨料排口b上设
有用于控制磨料排出的阀门c501。净料仓b600上设有净磨料进口b和净磨料排口b，净料仓b600的净磨料进口b与出料装置32的出料口b322连通，净料仓b600的净磨料排口b上设有用于控制磨料排出的阀门d601。
28.优选，污料仓a26的污磨料排口a与污料仓b500的污磨料进口b之间通过第一螺旋输送机700连通。净料仓a25的净磨料进口a与净料仓b600的净磨料排口b之间通过第二螺旋输送机800连通。
29.优选，出料装置32的进料口b321与钢珠清洗室33的磨料出口334之间设有缓冲料斗900，缓冲料斗900顶部和下端分别设有上入口和下出口，缓冲料斗900的下出口上设有用于控制磨料排出的阀门z901，缓冲料斗900的上入口与钢珠清洗室33的磨料出口334连通，缓冲料斗900的下出口与出料装置32的进料口b321连通。
30.优选，进料装置31为相对于水平面以5-12
°
倾斜布置的螺旋给料机，其一端为高端，另一端为低端，其外部设有呈圆柱管形的外壁，所述进料口a311设在进料装置31的高端，所述出料口a312设在进料装置31的低端，所述尘屑出口a为设在进料装置31外壁下部并呈分散布置的微孔，所述微孔分布在进料装置31外壁的进料口a311与出料口a312之间的区段上，所述微孔用于筛除尺寸小于磨料的尘屑。基于该结构，一方面，使磨料在进料装置31内部的移动路径相对较长，进而使初滤过程进行的更充分，另一方面，通过进料装置31内部的螺旋叶片的转动，使磨料在移动过程中被充分搅动，进而使初滤过程进行的更充分。
31.优选，出料装置32为相对于水平面以5-12
°
倾斜布置的螺旋给料机，其一端为高端，另一端为低端，其外部设有呈圆柱管形的外壁，所述进料口b321设在出料装置32的高端，所述出料口b322设在出料装置32的低端，所述水汽出孔为设在出料装置32外壁上部并呈分散布置的微孔，所述微孔分布在出料装置32外壁的进料口b321与出料口b322之间的区段上，所述微孔尺寸小于磨料并用于排出水汽。出料装置32的外壁外部绕设有螺旋形的电热丝(图中未示出)。基于该结构，一方面，使磨料在出料装置32内部的移动路径相对较长，进而使干燥过程进行的更充分，另一方面，通过出料装置32内部的螺旋叶片的转动，使磨料在移动过程中被充分搅动，进而使干燥过程进行的更充分。
32.简述本发明的工作原理：一种放射性污染金属去污方法，基于上述的放射性污染金属去污系统，方法如下：s01，前处理及上料：a、将金属废料通过金属切割机剪切至小块废料件；所述小块废料件包括板状材料和立体材料两类，板状材料的长宽均不超过260mm，厚度不超过50mm，立体材料的长宽高均不超过200mm，厚度不超过50mm；b、将小块废料件投入热处理炉进行氧化处理，氧化处理的温度为900-950℃，氧化处理的时长为2-4h；c、将氧化处理过的小块废料件投放至金属上料斗11中；小块废料件依次通过金属上料斗11、振动铺料机12和板链输送机13，投入外壳21的金属去污子腔212中。
33.s02，金属去污：a、驱动转筒231和传送带223运转；确认净料仓a25中储有足量的磨料；b、一方面，打开空气压缩机41-储气罐42-冷冻干燥机43之间的管路上的阀门，使冷冻干燥机43输出的压力气流通过喷头24上端口进入喷头24中，从而在喷头24与净料仓
a25之间的管道中形成负压吸引效果。另一方面，打开净料仓a25的净磨料排口a上的阀门a100，在负压作用下，净料仓a25中的磨料通过净磨料排口a排出，再通过管道和汇流口241进入喷头24中；再一方面，处在金属去污子腔212中的小块废料件在转筒231与传送带223的带动下不停的翻转，使小块废料件的各处表面均有机会暴露在磨料喷射范围内；c、基于上述3个动作产生如下效果：压力气流裹挟磨料从喷头24的下端口持续喷出，撞击在小块废料件的各处表面上，从而剥离小块废料件表面的污渍、锈迹和放射性物质层，达到放射性去污的效果；沾染污渍的磨料通过传送带223上的磨料穿行孔落入磨料收集子腔213下端的污料仓a26中。
34.本步骤的c分步骤中，去污过程持续时间为5-7min，小块废料件的总重量不超过50kg。
35.一种磨料去污方法，接续在s02步骤之后，用于对磨料进行放射性去污处理；方法如下：s03，制备干冰：a，采用干冰制备装置制备干冰，干冰制备装置包括通过气路管道相互连通的co2储罐和干冰制冰机；首先检查干冰制冰机的设备面板上各个阀门(所述阀门包括气相阀门、液相阀门、放空阀门和吹扫阀门)的状态，吹扫阀门应处在开启位置，气相阀门、液相阀门、放空阀门均应处在关闭位置；然后依次开启co2储罐的放气总阀和干冰制冰机的气相阀门，确认气相阀门上的压力表显示压力与co2储罐上的压力表显示压力一致；b，开启干冰制冰机上的放空阀，排尽空气后，关闭干冰制冰机上的放空阀；开启干冰制冰机的气相阀门，确认气相阀门上的压力表显示压力与液相阀门上的压力表显示压力均在1.2～2.1mpa之间；c，启动干冰制冰机制造干冰颗粒，制冰速度控制在60kg/h，制冰一定时间后，将制备好的干冰颗粒转移至具有保温功能的干冰储存箱中待用。
36.本步骤的a分步骤中，气相阀门上的压力表显示压力称为气相压力，气相压力应控制在0.9～2.1mpa之间。
37.本步骤的a分步骤中，气相压力相比co2储罐压力在
±
8%的浮动范围内，均认为两者压力一致。
38.本步骤的b分步骤中，液相阀门上的压力表显示压力称为液相压力。
39.s04，设备初始化：a，关闭钢珠清洗室33的磨料出口334上的阀门x300，打开粉尘缓冲室36的负压对接口362上的阀门y400，启动负压吸尘器，一方面，负压依次通过管道、粉尘缓冲室36和收集管a391，传递至集尘罩a37中，另一方面，负压依次通过管道、粉尘缓冲室36和收集管b392，传递至集尘罩b38中；b，开启电热丝的供电，对出料装置32的外壁及内腔进行预热；将待净化的磨料投入污料仓b500；将制备好的干冰颗粒投入干冰清洗机34中。
40.s05，磨料初滤：a，控制污料仓b500的投料速度，使待净化的磨料通过进料口a311持续输入进料装置31的内腔，然后顺应进料装置31的倾斜角度，并在进料装置31内部的螺旋叶片的带动下，向进料装置31的出料口a312移动。磨料移动过程中，尺寸小于磨料的尘屑通过进料装置31
的尘屑出口a排出，然后被集尘罩a37的端口a接纳而进入集尘罩a37的内腔中。磨料中比重相对较大的碎屑在自身重力作用下下落，从集尘罩a37最下端的端口c排出，再通过收集管c393和碎屑收集室35的碎屑入口351进入碎屑收集室35的内腔。磨料中比重相对较小的碎屑在负压作用下，从集尘罩a37中部的端口b371排出，再依次通过收集管a391、粉尘缓冲室36和管道，进入负压吸尘器中；至此，完成磨料初步过滤；b，完成初步过滤的磨料通过进料装置31的出料口a312排出，再通过钢珠清洗室33的磨料入口332进入钢珠清洗室33的内腔。
41.s06，磨料清洗：a，打开空气压缩机41-储气罐42-冷冻干燥机43之间的管路上的阀门，使冷冻干燥机输出的压力气流持续的输入干冰清洗机34中，以提供干冰颗粒流动的动力。然后启动干冰清洗机34，使压力气流裹挟干冰颗粒从喷枪342喷出，击打在钢珠清洗室33内腔中的磨料上。一方面，在气流和干冰的持续冲击下，磨料在钢珠清洗室33内腔中产生相互碰撞，通过碰撞过程剥离磨料表面含有放射性核素的污垢。另一方面，干冰与磨料之间存在温差，当干冰与磨料撞击时，基于温差的物理反应，使不同的物质产生不同的收缩速度，进而剥离磨料表面含有放射性核素的污垢；b，清洗过程中，从磨料表面剥离下来的带有放射性核素的污垢通过尘屑出口b333排出，然后被集尘罩b38的端口d包容而进入集尘罩b的内腔中；污垢中比重较大的部分在自身重力作用下下落，从集尘罩b38最下端的端口f排出，再通过收集管d394和碎屑收集室35的碎屑入口351进入碎屑收集室35的内腔。污垢中比重较小的部分在负压作用下，从集尘罩b38中部的端口e381排出，再通过收集管b392、粉尘缓冲室36的粉尘入口361、粉尘缓冲室36的负压对接口362和管道，进入并被截留在负压吸尘器中；c，清洗一定时间后，打开钢珠清洗室33上的阀门x300，打开缓冲料斗900上的阀门z901，使钢珠清洗室33内腔中的磨料通过钢珠清洗室33下端的磨料出口334排出，再通过管道进入缓冲料斗900。
42.本步骤中，干冰清洗机34的喷枪342喷出干冰的量为30-200kg/h，干冰清洗机34的喷枪342喷出的气流量为1.8-3.5m3/min。
43.s07，磨料干燥：控制缓冲料斗900的投料速度，使清洗后的磨料通过进料口b321持续的输入出料装置32的内腔，然后顺应出料装置32的倾斜角度，并在出料装置32内部的螺旋叶片的带动下，向出料装置32的出料口b322移动。磨料移动过程中，磨料被预热过的出料装置32加热以实现烘干，磨料蒸发产生的水汽通过出料装置32的水汽出孔排出到外界，烘干后的磨料进入净料仓b600暂存。

技术特征：
1.放射性污染金属去污系统，其特征是：包括金属上料装置、金属去污装置、磨料净化装置和正负压气源；金属上料装置包括依次连通的金属上料斗、振动铺料机和板链输送机；金属去污装置包括外壳、c形传送带组件、转筒组件、喷头、净料仓a和污料仓a；外壳内部设有内腔，外壳一侧设有物料入口，外壳的物料入口紧邻板链输送机布置；c形传送带组件包括上转轮、下转轮和传送带，上转轮位于下转轮的斜下方，传送带绕设在上转轮与下转轮之间并整体呈c形布置，使传送带的两侧分别形成外弧区和内弧区，传送带上设有磨料穿行孔，传送带将外壳内腔从上至下分隔为金属去污子腔和磨料收集子腔，金属去污子腔和磨料收集子腔通过磨料穿行孔连通，金属去污子腔与物料入口连通，金属去污子腔位于传送带的内弧区，磨料收集子腔位于传送带的外弧区；转筒组件包括水平布置的转筒和用于驱动转筒转动的电机，转筒位于传送带的内弧区，转筒外圆面与传送带上表面之间形成弧形间隙；喷头竖直布置在外壳的金属去污子腔上端，其上端口用于接收压力气流，其下端口用于喷出磨料和压力气流，其中部设有用于接收磨料的汇流口；净料仓a上设有净磨料进口a和净磨料排口a；净料仓a的净磨料排口a通过管道与喷头的汇流口连通，净料仓a的净磨料排口a上设有用于控制磨料排出的阀门a；污料仓a的顶部和下端分别设有污磨料进口a和污磨料排口a，污料仓a的污磨料排口a上设有用于控制磨料排出的阀门b，污料仓a安装在外壳的磨料收集子腔中，其上的污磨料进口a位于传送带的正下方；磨料净化装置包括进料装置、出料装置、钢珠清洗室、干冰清洗机和尘屑收集装置；进料装置上端设有进料口a，下端设有出料口a，进料装置在进料口a与出料口a之间的外壁下部设有尘屑出口a；出料装置上端设有进料口b，下端设有出料口b，出料装置在进料口b与出料口b之间的外壁上部设有水汽出孔；钢珠清洗室内部设有内腔，钢珠清洗室外部从上至下依次设有干冰入口、磨料入口、尘屑出口b和磨料出口，磨料入口连通至进料装置的出料口a，磨料出口连通至出料装置的进料口b，磨料出口上设有阀门x；干冰清洗机包括主体和喷枪，喷枪与钢珠清洗室的干冰入口连通；尘屑收集装置包括碎屑收集室、粉尘缓冲室、集尘罩a、集尘罩b、收集管a、收集管b、收集管c和收集管d；碎屑收集室上端设有碎屑入口；粉尘缓冲室从上至下分别设有粉尘入口和负压对接口，负压对接口上设有阀门y；集尘罩a从上至下依次设有供尘屑进入的端口a、供粉尘排出的端口b和供碎屑排出的端口c，集尘罩a通过端口a包容进料装置的尘屑出口a；集尘罩b从上至下分别设有供尘屑进入的端口d、供粉尘排出的端口e和和供碎屑排出的端口f，集尘罩b通过端口d包容钢珠清洗室的尘屑出口b；收集管a上端连接集尘罩a的端口b，下端连接粉尘缓冲室的粉尘入口；收集管b上端连接集尘罩b的端口e，下端连接粉尘缓冲室的粉尘入口；收集管c上端连接集尘罩a的端口c，下端连接碎屑收集室的碎屑入口；收集管d上端连接集尘罩b的端口f，下端连接碎屑收集室的碎屑入口；正负压气源包括正压供气装置和负压吸尘器；正压供气装置通过管道分别与喷头的上端口和干冰清洗机的主体连通；负压吸尘器通过管道连接至粉尘缓冲室的负压对接口。2.如权利要求1所述的放射性污染金属去污系统，其特征是：进料装置的进料口a上安装有污料仓b，出料装置的出料口b上安装有净料仓b；污料仓b的顶部和下端分别设有污磨料进口b和污磨料排口b，污料仓b的污磨料排口b与进料装置的进料口a连通，污料仓b的污磨料排口b上设有用于控制磨料排出的阀门c；净料仓b上设有净磨料进口b和净磨料排口b，
净料仓b的净磨料进口b与出料装置的出料口b连通，净料仓b的净磨料排口b上设有用于控制磨料排出的阀门d。3.如权利要求2所述的放射性污染金属去污系统，其特征是：污料仓a的污磨料排口a与污料仓b的污磨料进口b之间通过第一螺旋输送机连通；净料仓a的净磨料进口a与净料仓b的净磨料排口b之间通过第二螺旋输送机连通。4.如权利要求3所述的放射性污染金属去污系统，其特征是：出料装置的进料口b与钢珠清洗室的磨料出口之间设有缓冲料斗，缓冲料斗顶部和下端分别设有上入口和下出口，缓冲料斗的下出口上设有用于控制磨料排出的阀门z，缓冲料斗的上入口与钢珠清洗室的磨料出口连通，缓冲料斗的下出口与出料装置的进料口b连通。5.如权利要求4所述的放射性污染金属去污系统，其特征是：正压供气装置包括依次连接的空气压缩机、储气罐和冷冻干燥机，正压供气装置通过冷冻干燥机输出压力气流。6.如权利要求5所述的放射性污染金属去污系统，其特征是：进料装置为相对于水平面以5-12
°
倾斜布置的螺旋给料机，其一端为高端，另一端为低端，其外部设有呈圆柱管形的外壁，所述进料口a设在进料装置的高端，所述出料口a设在进料装置的低端，所述尘屑出口a为设在进料装置外壁下部并呈分散布置的微孔，所述微孔分布在进料装置外壁的进料口a与出料口a之间的区段上，所述微孔用于筛除尺寸小于磨料的尘屑。7.如权利要求6所述的放射性污染金属去污系统，其特征是：出料装置为相对于水平面以5-12
°
倾斜布置的螺旋给料机，其一端为高端，另一端为低端，其外部设有呈圆柱管形的外壁，所述进料口b设在出料装置的高端，所述出料口b设在出料装置的低端，所述水汽出孔为设在出料装置外壁上部并呈分散布置的微孔，所述微孔分布在出料装置外壁的进料口b与出料口b之间的区段上，所述微孔尺寸小于磨料并用于排出水汽；出料装置的外壁外部绕设有螺旋形的电热丝。8.一种放射性污染金属去污方法，基于权利要求7所述的放射性污染金属去污系统，方法如下：s01，前处理及上料：a、将金属废料通过金属切割机剪切至小块废料件；所述小块废料件包括板状材料和立体材料两类，板状材料的长宽均不超过260mm，厚度不超过50mm，立体材料的长宽高均不超过200mm，厚度不超过50mm；b、将小块废料件投入热处理炉进行氧化处理，氧化处理的温度为900-950℃，氧化处理的时长为2-4h；c、将氧化处理过的小块废料件投放至金属上料斗中；小块废料件依次通过金属上料斗、振动铺料机和板链输送机，投入外壳的金属去污子腔中；s02，金属去污：a、驱动转筒和传送带运转；确认净料仓a中储有足量的磨料；b、一方面，打开空气压缩机-储气罐-冷冻干燥机之间的管路上的阀门，使冷冻干燥机输出的压力气流通过喷头上端口进入喷头中，从而在喷头与净料仓a之间的管道中形成负压吸引效果；另一方面，打开净料仓a的净磨料排口a上的阀门a，在负压作用下，净料仓a中的磨料通过净磨料排口a排出，再通过管道和汇流口进入喷头中；再一方面，处在金属去污子腔中的小块废料件在转筒与传送带的带动下不停的翻转，使小块废料件的各处表面均有
机会暴露在磨料喷射范围内；c、基于上述3个动作产生如下效果：压力气流裹挟磨料从喷头的下端口持续喷出，撞击在小块废料件的各处表面上，从而剥离小块废料件表面的污渍、锈迹和放射性物质层，达到放射性去污的效果；沾染污渍的磨料通过传送带上的磨料穿行孔落入磨料收集子腔下端的污料仓a中；本步骤的c分步骤中，去污过程持续时间为5-7min，小块废料件的总重量不超过50kg。9.如权利要求8所述的放射性污染金属去污方法，其特征是：其还包括接续在放射性污染金属去污方法之后的磨料去污方法，磨料去污方法接续在s02步骤之后，用于对磨料进行放射性去污处理；方法如下：s03，制备干冰：a，采用干冰制备装置制备干冰，干冰制备装置包括通过气路管道相互连通的co2储罐和干冰制冰机；首先检查干冰制冰机的设备面板上各个阀门的状态，吹扫阀门应处在开启位置，气相阀门、液相阀门、放空阀门均应处在关闭位置；然后依次开启co2储罐的放气总阀和干冰制冰机的气相阀门，确认气相阀门上的压力表显示压力与co2储罐上的压力表显示压力一致；b，开启干冰制冰机上的放空阀，排尽空气后，关闭干冰制冰机上的放空阀；开启干冰制冰机的气相阀门，确认气相阀门上的压力表显示压力与液相阀门上的压力表显示压力均在1.2～2.1mpa之间；c，启动干冰制冰机制造干冰颗粒，制冰速度控制在60kg/h，制冰一定时间后，将制备好的干冰颗粒转移至具有保温功能的干冰储存箱中待用；本步骤的a分步骤中，气相阀门上的压力表显示压力称为气相压力，气相压力应控制在0.9～2.1mpa之间；本步骤的a分步骤中，气相压力相比co2储罐压力在
±
8%的浮动范围内，均认为两者压力一致；本步骤的b分步骤中，液相阀门上的压力表显示压力称为液相压力；s04，设备初始化：a，关闭钢珠清洗室的磨料出口上的阀门x，打开粉尘缓冲室的负压对接口上的阀门y，启动负压吸尘器，一方面，负压依次通过管道、粉尘缓冲室和收集管a，传递至集尘罩a中，另一方面，负压依次通过管道、粉尘缓冲室和收集管b，传递至集尘罩b中；b，开启电热丝的供电，对出料装置的外壁及内腔进行预热；将待净化的磨料投入污料仓b；将制备好的干冰颗粒投入干冰清洗机中；s05，磨料初滤：a，控制污料仓b的投料速度，使待净化的磨料通过进料口a持续输入进料装置的内腔，然后顺应进料装置的倾斜角度，并在进料装置内部的螺旋叶片的带动下，向进料装置的出料口a移动；磨料移动过程中，尺寸小于磨料的尘屑通过进料装置的尘屑出口a排出，然后被集尘罩a的端口a接纳而进入集尘罩a的内腔中；磨料中比重相对较大的碎屑在自身重力作用下下落，从集尘罩a最下端的端口c排出，再通过收集管c和碎屑收集室的碎屑入口进入碎屑收集室的内腔；磨料中比重相对较小的碎屑在负压作用下，从集尘罩a中部的端口b排出，再依次通过收集管a、粉尘缓冲室和管道，进入负压吸尘器中；至此，完成磨料初步过滤；
b，完成初步过滤的磨料通过进料装置的出料口a排出，再通过钢珠清洗室的磨料入口进入钢珠清洗室的内腔；s06，磨料清洗：a，打开空气压缩机-储气罐-冷冻干燥机之间的管路上的阀门，使冷冻干燥机输出的压力气流持续的输入干冰清洗机中，以提供干冰颗粒流动的动力；然后启动干冰清洗机，使压力气流裹挟干冰颗粒从喷枪喷出，击打在钢珠清洗室内腔中的磨料上；一方面，在气流和干冰的持续冲击下，磨料在钢珠清洗室内腔中产生相互碰撞，通过碰撞过程剥离磨料表面含有放射性核素的污垢；另一方面，干冰与磨料之间存在温差，当干冰与磨料撞击时，基于温差的物理反应，使不同的物质产生不同的收缩速度，进而剥离磨料表面含有放射性核素的污垢；b，清洗过程中，从磨料表面剥离下来的带有放射性核素的污垢通过尘屑出口b排出，然后被集尘罩b的端口d包容而进入集尘罩b的内腔中；污垢中比重较大的部分在自身重力作用下下落，从集尘罩b最下端的端口f排出，再通过收集管d和碎屑收集室的碎屑入口进入碎屑收集室的内腔；污垢中比重较小的部分在负压作用下，从集尘罩b中部的端口e排出，再通过收集管b、粉尘缓冲室的粉尘入口、粉尘缓冲室的负压对接口和管道，进入并被截留在负压吸尘器中；c，清洗一定时间后，打开钢珠清洗室上的阀门x，打开缓冲料斗上的阀门z，使钢珠清洗室内腔中的磨料通过钢珠清洗室下端的磨料出口排出，再通过管道进入缓冲料斗；本步骤中，干冰清洗机的喷枪喷出干冰的量为30-200kg/h，干冰清洗机的喷枪喷出的气流量为1.8-3.5m3/min；s07，磨料干燥：控制缓冲料斗的投料速度，使清洗后的磨料通过进料口b持续的输入出料装置的内腔，然后顺应出料装置的倾斜角度，并在出料装置内部的螺旋叶片的带动下，向出料装置的出料口b移动；磨料移动过程中，磨料被预热过的出料装置加热以实现烘干，磨料蒸发产生的水汽通过出料装置的水汽出孔排出到外界，烘干后的磨料进入净料仓b暂存。

技术总结
放射性污染金属去污系统及方法，涉及放射性污染金属处理技术领域。放射性污染金属去污系统，包括金属上料装置、金属去污装置、磨料净化装置和正负压气源；金属去污装置包括外壳、C形传送带组件、转筒组件、喷头、净料仓A和污料仓A；尘屑收集装置包括碎屑收集室、粉尘缓冲室、集尘罩A、集尘罩B；正负压气源包括正压供气装置和负压吸尘器。一种放射性污染金属去污方法，基于放射性污染金属去污系统，方法如下：前处理及上料；金属去污。本发明通过磨料对金属表面进行高速击打，有效剥离污渍、锈迹和含有放射性核素的氧化皮，起到放射性去污的效果，通过对磨料进行表面放射性去污处理，实现了放射性污染金属去污流程中的磨料循环使用。射性污染金属去污流程中的磨料循环使用。射性污染金属去污流程中的磨料循环使用。


技术研发人员：钟林 唐文杰 杨文学 涂吉强 邓健 雷泽勇 钟华
受保护的技术使用者：南华大学
技术研发日：2023.06.11
技术公布日：2023/9/9