Способ иммобилизации ртути в твердых отходах


 


Владельцы патента RU 2541258:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "ЭЙДОС" (RU)

Изобретение относится к охране окружающей среды при производстве и использовании металлической ртути и ее соединений и предназначено для иммобилизации в составе твердых ртутьсодержащих отходов (кирпич, бетон, грунты и т.п.). Способ иммобилизации ртути в твердых отходах, содержащих оксид ртути и металлическую ртуть, включает окисление металлической ртути водным раствором перекиси водорода и осаждение ртути в виде основного карбоната двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO). При этом осаждение ртути одновременно с окислением или после окисления проводят путем обработки отходов углекислым газом в автоклаве под давлением 15-20 атм при температуре 40-50°С в течение 4-5 часов. Техническим результатом изобретения является снижение расхода реагентов и исключение образования вторичных отходов. 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к охране окружающей среды при производстве и использовании металлической ртути и ее соединений и предназначено для иммобилизации (отверждения/стабилизации) ртути и ее соединений в составе твердых ртутьсодержащих отходов (кирпич, бетон, грунты и т.п.).

Уровень техники

Ртуть, металлическая и в виде соединения, является веществом первого класса опасности. Особую опасность представляют пары металлической ртути. Вследствие высокой упругости паров ртути над ее поверхностью концентрация последних в воздухе уже при обычной температуре может многократно превышать допустимую в селитебной зоне величину ПДК (предельно допустимая концентрация).

В силу этого основной задачей при проведении демеркуризации загрязненных ртутью поверхностей и/или объемов является полное удаление металлической ртути или же перевод ее в неподвижную форму устойчивых химических соединений (иммобилизацию).

Для обезвреживания металлической ртути посредством ее химической иммобилизации предложено и используется на практике значительное количество химических реагентов, способных окислять ртуть и переводить ее в труднорастворимые (или нерастворимые) в воде соединения.

Известен способ демеркуризации ртутьсодержащих отходов для их утилизации по патенту РФ [1]. Способ включает обработку отходов раствором полисульфида кальция. Перед обработкой раствором полисульфида кальция отходы смешивают с окислителем, содержащим активный хлор, в количестве, равном 0,15-10,0 мас.% от массы отходов, затем вводят воду и выдерживают смесь. Полученную смесь подвергают обработке раствором полисульфида кальция при соотношении раствор полисульфида кальция к смеси, равном 1-4:10 мас.% соответственно, с последующим длительным выдерживанием реакционной смеси.

Недостатком метода является вторичное загрязнение отходов избытком окислителя и полисульфида кальция.

Известен способ иммобилизации металлической ртути по авт.св. СССР №266727 [2], в котором обработку загрязненных ртутью поверхностей и мест ее скопления осуществляют 5%-ным водным раствором Н2О2.

Недостатком способа является невысокая устойчивость создаваемой на поверхности металлической ртути пленки его оксида.

Одним из труднорастворимых в воде соединений ртути является основной карбонат двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO). Он может быть получен взаимодействием окисленных форм ртути с карбонатами.

Известен способ обезвреживания металлической ртути иммобилизацией в различных материалах (грунты, кирпич, бетон и т.п.) по патенту РФ №2342449 [3]. Способ включает окисление ртути путем обработки водным раствором перекиси водорода. При этом дополнительно с окислением проводят осаждение ртути путем обработки ртутьсодержащих отходов водным раствором реагента, переводящего металлическую ртуть в нерастворимое или труднорастворимое в воде соединение природного или техногенного состава. В качестве реагента используют водорастворимые карбонаты щелочных металлов с добавкой азотной кислоты.

Недостатком способа является образование вторичных отходов - нитратов щелочных металлов.

Раскрытие изобретения

Технической целью изобретения является снижение расхода реагента и исключение образования вторичных отходов.

Поставленная цель достигается тем, что иммобилизацию ртути в твердых отходах, содержащих оксид ртути и металлическую ртуть, включающую окисление металлической ртути водным раствором перекиси водорода и осаждение ртути в виде основного карбоната двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO), осаждение ртути одновременно или последовательно с окислением металлической ртути проводят путем обработки углекислым газом; иммобилизацию ртути в твердых отходах, содержащих оксид ртути и металлическую ртуть, проводят при давлении углекислого газа 15-20 атм; иммобилизацию ртути в твердых отходах, содержащих оксид ртути и металлическую ртуть, проводят при температуре 40-50°С; иммобилизацию ртути в твердых отходах, содержащих оксид ртути и металлическую ртуть, проводят течение 4-5 часов.

Источником карбонатов для синтеза основного карбоната двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO) является углекислый газ, который при растворении в воде дает угольную кислоту. Углекислый газ при иммобилизации ртути в твердых отходах выполняет две задачи: во-первых, подкисление водной среды для создания условий эффективного окисления металлической ртути, и во-вторых, последующее связывание ионов ртути в малорастворимое соединение - основной карбонат двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO).

Иммобилизация ртути в твердых отходах при помощи раствора перекиси водорода и углекислого газа осуществляется в автоклаве под давлением. Увеличение давления и температуры приводит к росту скорости образования основного карбоната двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO).

Использование для иммобилизации ртути в твердых отходах перекиси водорода и углекислого газа позволяет отойти от использования токсичных реагентов и исключить образование вторичных отходов.

Краткое описание таблиц

В табл.1 приведены данные о влиянии давления углекислого газа на обработку оксида ртути (HgO); в табл.2 приведены данные о влиянии температуры на обработку оксида ртути (HgO); в табл.3 приведены данные о влиянии времени на обработку оксида ртути (HgO).

Осуществление изобретения

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Влияние давления углекислого газа на иммобилизацию оксида ртути. Иммобилизации подвергали образцы оксида ртути (HgO) квалификации Ч. по ГОСТ 5230-74. Навеску оксида ртути (HgO) 2,0 г помещали в стеклянный сосуд, в который заливали 20 мл 2,5%-ного раствора H2O2. Соотношение Т:Ж=1:10. Далее сосуд помещали в автоклав и подавали углекислый газ в течение от 24 часов при температуре от 20°С. Давление углекислого газа варьировали в диапазоне от 5 до 25 атм. Результаты экспериментов представлены в табл.1.

Таблица 1
Влияние давления углекислого газа на обработку оксида ртути (HgO)
№ пробы Р, атм t, °C τ, час Остаточная концентрация HgO, вес.% Концентрация остатка, вес.% Фазовый состав остатка
1 5 20 24 21±5 79 HgCO3·2(HgO)
2 10 20 24 19±5 81 HgCO3·2(HgO)
3 15 20 24 15±4 85 HgCO3·2(HgO)
4 20 20 24 14±4 86 HgCO3·2(HgO)

В результате иммобилизации оксида ртути (HgO) углекислым газом были получены смеси оксида ртути (HgO) и красно-коричневого основного карбоната двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO). Содержание основного карбоната двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO) по данным рентгенографических исследований полученных образцов увеличилось с 79% вес. при давлении 5 атм до 86% вес. при давлении 25 атм (см. табл.1).

Повышение давления свыше 25 атм не дает заметного эффекта.

Пример 2. Влияние температуры на иммобилизацию оксида ртути углекислым газом

Иммобилизации подвергали образцы оксида ртути (HgO) квалификации Ч. по ГОСТ 5230-74. Навеску оксида ртути (HgO) 2,0 г помещали в стеклянный сосуд, в который заливали 40 мл 2,5%-ного раствора H2O2. Соотношение Т:Ж=1:20. Далее сосуд помещали в автоклав и подавали углекислый газ под давлением Р=25 атм в течение от 5 часов в диапазоне температур от 20 до 50°С. Результаты экспериментов представлены в табл.2.

Таблица 2
Влияние температуры на обработку оксида ртути (HgO)
№ пробы Р, атм t, °C т, час Остаточная концентрация HgO, вес.% Концентрация остатка, вес.% Фазовый состав остатка
1 25 30 5 50±7 50 HgCO3·2HgO
2 25 40 5 40±5 60 HgCO3·2HgO
3 25 50 5 15±4 85 HgCO3·2HgO

В результате иммобилизации оксида ртути (HgO) углекислым газом были получены смеси оксида ртути (HgO) и красно-коричневого основного карбоната двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO). Содержание основного карбоната двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO) по данным рентгенографических исследований полученных образцов увеличилось с 40% вес. при температуре обработки 20°C до 85% вес. при температуре обработки 50°C (см. табл.2). При повышении температуры свыше 50°C резко увеличиваются затраты на обогрев автоклава.

Пример 3. Влияние времени обработки на иммобилизации оксида ртути углекислым газом

Иммобилизации подвергали образцы оксида ртути (HgO) квалификации Ч. по ГОСТ 5230-74. Навеску оксида ртути (HgO) 0,5 г помещали в стеклянный сосуд, в который заливали 20 мл 2,5%-ного раствора H2O2. Соотношение Т:Ж=1:40. Далее сосуд помещали в автоклав и подавали углекислый газ под давлением Р=25 атм при температуре t=20°C в течение от 1 до 24 часов. Результаты экспериментов представлены в табл.3.

Таблица 3
Влияние времени на обработку оксида ртути (HgO)
№ пробы Время обработки HgO, час Концентрация HgO, % масс. Концентрация HgCO3·2HgO, % мас.
1 0 100 0
2 1 90 10
3 2 85 15
4 3 40 60
5 5 30 70
6 24 25 75

В результате иммобилизации оксида ртути (HgO) углекислым газом были получены смеси оксида ртути (HgO) и красно-коричневого основного карбоната двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO). Содержание основного карбоната двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO) по данным рентгенографических исследований полученных образцов увеличилось с 10% вес. при времени обработки 1 час до 75% вес. при времени обработки 24 часа (см. табл.3).

Оптимальным является обработка в течение 4-5 часов, дальнейшее увеличение времени обработки не дает существенного эффекта.

Пример 4. Иммобилизация ртутьсодержащих отходов, содержащих оксид ртути и металлическую ртуть

Иммобилизации подвергали строительные отходы, содержащие ртуть в количестве 80 мг/кг (40% в виде металлической ртути), и грунты, содержащие ртуть в количестве 50 мг/кг (9% в виде металлической ртути).

Навеску 200 г ртутьсодержащих отходов помещали в стеклянный сосуд, в который заливали 200 мл 2,5%-ного раствора H2O2. Соотношение Т:Ж=1:1. Далее сосуд помещали в автоклав и подавали углекислый газ под давлением Р=25 атм. Автоклав выдерживали в течение 2 суток при температуре t=20°C. Далее отходы отфильтровали и биотестировали в ФБУ «ЦЛАТИ по СФО» (г.Новосибирск).

В результате иммобилизации ртутьсодержащих отходов углекислым газом произошло снижение их класса опасности: для строительных отходов с 3-го - умеренно опасные отходы, до 4-го - малоопасные отходы, а для грунтов с 4-го - малоопасные отходы, до 5-го - практически не опасные отходы.

Таким образом, применение способа иммобилизации ртути в твердых отходах с использованием углекислого газа позволяет снизить расхода реагента и исключить образование вторичных отходов.

Литература

1. Патент РФ №2400545. Способ демеркуризации ртутьсодержащих отходов для их утилизации / Авт. Левченко Л.М., Косенко В.В., Митькин В.Н., Галицкий А.А. // Заявлено 11.03.2009 г.

2. А.С. СССР №266727. Способ очистки помещений от металлической ртути / Авт. Гавриков Л.А., Голубев В.Г. // Заявлено 06.11.1968 г.

3. Патент РФ №2342449. Способ обезвреживания металлической ртути иммобилизацией / Авт. Чапаев И.Г., Бабушкин А.В., Белозеров И.М., Владимиров А.Г., Заборцев Г.М., Кривенко А.П., Островский Ю.В., Степанов В.И., Ткаченко В.В., Шпак А.А. // Заявлено 21.12.2006 г.

1. Способ иммобилизации ртути в твердых отходах, содержащих оксид ртути и металлическую ртуть, включающий окисление металлической ртути водным раствором перекиси водорода и осаждение ртути в виде основного карбоната двухвалентной ртути (HgCO3·2HgO), отличающийся тем, что осаждение ртути проводят одновременно с окислением металлической ртути или после окисления путем обработки твердых отходов углекислым газом в автоклаве при давлении углекислого газа 15-25 атм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку твердых отходов углекислым газом проводят при температуре 40-50°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку твердых отходов углекислым газом проводят в течение 4-5 часов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп. Способ демеркуризации люминесцентных ламп включает их разрушение и обработку отходов под слоем предварительно приготовленного демеркуризационного раствора, промывку и сортировку отходов.

Группа изобретений относится к утилизации твердых ртутьсодержащих отходов, в частности люминесцентных ламп. Способ утилизации твердых ртутьсодержащих отходов включает стадию окисления с последующей выдержкой, обработку смеси отходов с демеркуризационным раствором полисульфида щелочного металла с последующим выдерживанием реакционной смеси.
Изобретение относится к переработке ртутьсодержащих отходов и может быть использовано для экологически безопасной утилизации люминесцентных ламп, а также ртутных термометров, барометров, выключателей и иных устройств, содержащих ртуть, находящуюся в стеклянной оболочке.
Изобретение относится к переработке ртутьсодержащих отходов и может быть использовано для утилизации люминесцентных ламп, а также иных устройств, содержащих ртуть, находящуюся в стеклянной оболочке.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп. Способ демеркуризации отработанных люминесцентных ламп включает разрушение ламп и виброочистку лампового боя от люминофора.

Изобретение относится к способу переработки золотосодержащих руд с примесями ртути. Способ включает измельчение исходного материала, цианидное выщелачивание с получением продуктивного раствора золота с примесями ртути, введение сульфидсодержащего реагента для осаждения ртути, сорбцию золота на активированный уголь с возвратом оборотного цианидного раствора на выщелачивание, десорбцию золота и электролиз золота из десорбата.

Изобретение относится к установкам для утилизации люминесцентных ламп. Установка содержит блок дробления ламп, контейнер с демеркуризационным раствором, блок обезвреживания, выполненный в виде миксера для обезвреживания отходов, закрепленного на основании с возможностью вращения посредством привода и опрокидывания для выгрузки продукта переработки, загрузочное устройство с подвижным лотком, емкость для сбора продукта переработки, выполненную в виде контейнера, установленного на лотке с желобом для стока отработанного раствора в приемный бак и перекачки раствора посредством насоса через фильтр с засыпкой из сульфоугля типа КУ-2, и печь для сжигания засыпки с сульфоуглем и получения металлической ртути, Блок дробления ламп выполнен в виде установки непрерывного действия для получения тонкодисперсного порошка из стеклобоя, содержащей приемный бункер, щековую дробилку для первичного дробления, винтовой конвейер для подачи продукта в элеватор, планетарную мельницу, выполненную с возможностью извлечения из нее измельченного продукта воздушным потоком, трубопроводы для направления измельченного продукта в сепаратор, в котором воздушный поток закручивается наклонными лопастями с возможностью разделения материала по крупности посредством возникающей центробежной силы, возвращения грубого материала в мельницу и направления тонкого продукта в циклон для сбора значительной части готового продукта и подачи его через шлюзовой затвор по трубопроводу в приемную емкость.

Изобретение относится к способу обезвреживания отработанных ртутьсодержащих люминесцентных ламп. Способ включает соединение внутреннего объема лампы и объема емкости с демеркуризатором с обеспечением контакта паров ртути с демеркуризатором и проведение процесса демеркуризации в объеме лампы.

Изобретение относится к способу и устройству для утилизации отработавших люминесцентных ламп. .

Изобретение относится к составам, предназначенным для очистки от ртути (демеркуризации) различных объектов, в частности жилых и административных помещений, учреждений здравоохранения, школ, дошкольных учреждений, ртутное загрязнение которых обусловлено разрушением ртутьсодержащих изделий.

Изобретение относится к переработке карбонатно-оксидных марганцевых руд. Способ включает смешивание руды с шестиводным хлорным железом FeCl3·6H2O, тонкое измельчение, выщелачивание шихты горячей водой, отделение раствора от осадка оксидов железа, марганца, алюминия и диоксида кремния.

Изобретение относится к способу переработки марганцевых руд. Способ включает получение шихты смешиванием руды с гидросульфатом натрия, взятого в количестве, стехиометрически необходимом для связывания марганца и примесей в сульфаты.
Изобретение относится к способу получения титанокремниевой натрийсодержащей композиции, включающему смешение титансодержащего и кремнийсодержащего компонентов, добавление раствора гидроксида натрия с получением суспензии, выдержку суспензии в герметичных условиях при повышенной температуре с образованием титанокремниевого натрийсодержащего полупродукта, его промывку и термообработку.
Способ изготовления аустенитной нержавеющей стали из латеритной никелевой руды и хромитовой руды включает определение содержания никеля в латеритной никелевой руде.
Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано, в частности, для извлечения золота при кучном выщелачивании упорных золотосодержащих руд цианидными растворами.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для извлечения молибдена и рения из сульфидных и смешанных молибденсодержащих концентратов.

Изобретение относится к безотходной комплексной переработке серпентин-хромитового рудного сырья. При переработке проводят смешивание измельченного исходного сырья с концентрированной серной кислотой.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп. Способ демеркуризации люминесцентных ламп включает их разрушение и обработку отходов под слоем предварительно приготовленного демеркуризационного раствора, промывку и сортировку отходов.

Изобретение относится к способу обогащения медно-молибденовых руд. Способ включает основную флотацию с несколькими перечистками сульфгидрильными и аполярными собирателями с получением коллективного медно-молибденового концентрата.
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности никеля, и может быть использовано для переработки сульфидного никелевого сырья, в том числе концентратов и файнштейнов, содержащих в качестве примесей медь и кобальт, с получением чистых металлов или их солей.

Изобретение относится к извлечению цветных, редких и благородных металлов из минерального сырья, например, из углей, отходов их обогащения и сжигания. Исходное минеральное сырье измельчают до фракции 0,25-0,5 мм, смешивают с водой в равном соотношении, загружают в рабочий объем автоклавной установки на 2/3 его объема, герметизируют запирающей мембраной и нагревают до температуры, значение которой соответствует максимуму давления на термобарограмме, полученной для данного сырья методом вакуумной декриптометрии. После окончания процесса выщелачивания вскрывают запирающую мембрану, при этом твердо-газово-жидкостный поток из замкнутого объема высокого давления со сверхзвуковой скоростью выбрасывается в вакуум реакционной камеры, отражается от ее цилиндрической стенки, создавая обратную взрывную волну, что приводит к интенсивному флюидно-термическому растворению данного вида сырья. Техническим результатом является повышение выхода ценных элементов-примесей из минерального сырья за счет повышения интенсивности процесса деструкции металлоорганических соединений при обработке сырья с разной степенью метаморфизм. 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 табл.
Наверх