Комплексный способ переработки токсичных отходов, содержащих фтор

Изобретение относится к комплексному способу переработки токсичных отходов детоксикации вязкой рецептуры зомана, содержащих фтор. Способ включает отстой с расслоением отходов на слой органических примесей и водно-солевой раствор, содержащий фтор. Органические примеси обезвреживают плазмотермической обработкой при 1100-1200°C с использованием в качестве плазмообразующего газа перегретого пара. Водно-солевой раствор с фторидом калия обрабатывают алебастром формулы CaSO4×0,5H2O с получением суспензии фтористого кальция в растворе сульфата калия. Суспензию с добавлением цемента используют в производстве строительных изделий. Изобретение позволяет перерабатывать токсичные отходы, содержащие фтор, в малотоксичный продукт. 1 ил.

 

Изобретение относится к технологии переработки и обезвреживания жидких токсичных отходов, образующихся при детоксикации вязкой рецептуры зомана, содержащей около 2% примесей фтор - и фосфорсодержащих веществ.

В научно-технической литературе описаны химические, биологические и термические способы переработки токсичных реакционных масс (РМ), образующихся при уничтожении отравляющих веществ химического оружия.

Для химического уничтожения запасов вещества типа, извлеченного из боеприпаса, в России принята рецептура, согласно которой детоксикатором является водный раствор изобутилата калия, который смешивают с фторсодержащим отравляющим веществом (ФОВ) в массовом соотношении 2:1, и проводят процесс дегазации при начальной температуре процесса 95°C [Уткин А.Ю., Либерман Б.М., Кондратьев В.Б., Капашин В.П., Холстов В.И. Математическое описание процессов детоксикации фосфорорганических отравляющих веществ. // Рос. хим. жур., 2007, т. L1 (2), с. 12-18].

Известны способы дегазации отравляющих веществ (ОВ), основанные на взаимодействии различных ОВ с аминами, щелочами или алкоголятами щелочных и щелочноземельных металлов (US 3634278, GB 1163023, PL 248863, сборник Military Chemie, т.1 Берлин, 1967). Данные способы не могут быть применимы по отношению к вязким композициям ФОВ и обладают средней мощностью около 100 мг/мл.

Известны рецептуры, содержащие 0,05-5 М сильного основания (алкоголяты, гидроокиси, феноляты) в диметилсульфоксиде с примесями воды, спиртов, гликолей (US 3800842 и US 3810788). Рецептуры содержат большое количество ингредиентов, их дегазирующая мощность составляет около 100 мг/мл и они не могут быть использованы для дегазации вязких композиций.

Наиболее известным и рациональным способом переработки смесей токсичных органических продуктов, образующихся при уничтожении фосфорорганических ОВ, является способ термического обезвреживания (сжигания)(RU 2001800, 2005519, 2081642, 2163345).

Главным препятствием, не позволяющим использовать способ сжигания для ликвидации токсичных отходов процесса детоксикации вязкого зомана, является присутствие в РМ фторида калия. Указанное соединение присутствует в РМ в виде нерастворимого осадка, и при подаче РМ в печь сжигания происходит не только механическая забивка форсунок печи, но и интенсивное разрушение термозащитной внутренней футеровки печи.

Известен способ переработки реакционных масс (РМ) фосфорорганических отравляющих веществ, содержащих фтор, путем предварительной обработки их гидроксидом кальция и с последующим смешением с битумом и одновременной дистилляцией с удалением низкокипящих растворителей. Полученная битумная масса направляется на специальные полигоны захоронения. Свойства массы могут изменяться при хранении. Кроме того, количество полученной массы превышает почти в четыре раза массу уничтоженного отравляющего вещества.

Известные химические методы переработки РМ связаны с многостадийной обработкой и образованием отходов в виде сточных вод и различных химических продуктов с использованием большого количества технологического оборудования. Способ утилизации токсичных фосфорсодержащих органических соединений, заключающийся в обработке реакционных масс, полученных после уничтожения зарина и зомана, водным раствором KOH с последовательным добавлением ксилола, отгонкой азеотропной смеси ксилол-вода, обработкой водными растворами гидроксида кальция, прокаливанием полученных смесей при температуре 700-1200°С (RU 2203117, кл. A62D 3/00, опубл. 27.04.2003).

Прототипом настоящего изобретения является способ переработки токсичных отходов, образующихся при уничтожении вязкой рецептуры зомана (RU 2478002, кл. A62D 3/38, опубл. 27.03.2013 г.), при котором к РМ последовательно добавляется гидрофобный растворитель (дизельное топливо), снижающий растворимость ряда солей, и воды, растворяющие фторид калия и остальные соединения калия. Это позволяет избежать забивок трубопроводов, арматуры, форсунок печи и прочего технологического оборудования и препятствует удалению из органического слоя растворенного полимерного загустителя (ПЗ), которое приводит к отложению его в виде вязкой и липкой фазы в аппаратах и трубопроводах. Воду в РМ добавляют дозировано, после чего полученную смесь перемешивают и отстаивают с образованием органического и водно-солевого слоя. Верхний органический слой направляют в печь на термическое обезвреживание, а нижний водно-солевой слой направляют на хранение.

Недостатком данного способа является захоронение водно-солевого слоя, который с течением времени загрязняет окружающую среду, содержащимся в нем фтором.

Технический результат настоящего изобретения состоит в переработке водно-солевого слоя токсичных отходов, содержащих фтор, в малотоксичный продукт.

Для достижения указанного технического результата предлагается комплексный способ переработки токсичных отходов, содержащих фтор и токсичные органические примеси, образующиеся при уничтожении зомана, заключающийся в отстое с образованием водно-солевого раствора фторида калия, который обрабатывают кальцийсодержащими реагентами, и слоя нерастворимых органических примесей, детоксикации нерастворимых органических примесей, с последующим их декантированием и термическим обезвреживанием, отличающийся тем, что термическое обезвреживание осуществляют путем высокотемпературной плазмотермической обработки в плазмотроне при температуре плазмы с использованием в качестве рабочего газа перегретого пара 1100-1200°C с последующим охлаждением водой до 500-600°C выходящих продуктов сгорания, которые поступают в центробежно-барботажный аппарат, где дополнительно охлаждаются до температуры 80-85°C, а газообразные продукты обезвреживания органического отслоя выбрасываются в дымовую трубу, при этом водно-солевой раствор фторида калия после обезвреживания органических соединений смешивают с алебастром формулы CaSO4×0,5H2O при весовом соотношении водно-солевого фторида калия и алебастра 1:0,52 соответственно с получением суспензии фторида кальция в растворе сульфата калия, которая вместе с оставшейся после обработки в плазмотроне жидкой частью органических примесей сливается с добавлением цемента и используется в производстве строительных изделий.

Предлагаемый комплексный способ переработки токсичных отходов включает четыре стадии:

- отстой и детоксикацию нерастворимых органических примесей;

- плазмотермическое обезвреживание декантируемых органических примесей;

- обработку водно-солевого раствора, полученного после отстоя, алебастром, содержащим кальций, с получением малотоксичной суспензиии фторида кальция в растворе сульфата калия.

Водно-солевой раствор, содержащий токсичный фторид калия, переводят в нерастворимый и нетоксичный фтористый кальций посредством обменной реакции фторида калия с кальцийсодержащим реагентом - алебастром формулы CaSO4×0,5H2O (гипсом), взятым в количестве 0,52 вес. ч на 1 вес. ч водно-солевого раствора, по реакции:

CaSO4+2KF→CaF2↓+K2SO4.

При интенсивном перемешивании в течение 60 минут образуется малотоксичный продукт - суспензия фтористого кальция в растворе сульфата калия.

Полученная малотоксичная суспензия не требует захоронения, как другие продукты обезвреживания токсичных отходов, содержащих фтор, а может быть использована для получения строительных изделий, например бетонных строительных блоков, путем ее капсулирования в бетонной матрице при обработке цементом.

С этой целью суспензия фтористого кальция в растворе сульфата калия вместе с остатками жидких органических отходов после их обезвреживания в плазмотроне сливаются в бетономешалку с цементом.

Таким образом, исходные вещества, взятые в заявленном весовом соотношении водно-солевого фторида калия и алебастра 1:0,52 соответственно, позволяют отходы второго класса опасности, к которым относится фторид калия, полностью преобразовать в малотоксичный продукт четвертого класса опасности, что обеспечивает достижение заявленного технического результата.

Осуществление комплексного способа переработки токсичных отходов иллюстрируется технологической схемой, показанной на рис. 1.

На рис. 1 показана схема осуществления комплексного способа переработки токсичных отходов, содержащих фтор в виде водного раствора фторида калия, включающая следующие узлы аппаратурного оформления осуществления основных стадий заявляемого комплексного способа переработки токсичных отходов, содержащих фтор, с использованием в качестве основного средства плазмотрона:

- узел приема раствора фторида калия и отстоя нерастворимых органических примесей, состоящий из приемной емкости-отстоя 1, насоса откачки органических примесей 2, емкости для дизельного топлива 3;

- узел плазмотермического обезвреживания органических примесей, состоящий из плазмотермического реактора 4, оборудованного плазмотроном 5, форсунками 6 для подачи и распыления органических примесей или их смеси с дизельным топливом (в случае низкой теплоты сгорания органических примесей), систему охлаждения продуктов сгорания органических примесей, включающую форсунку 7 подачи воды из емкости 27, газоход 8, центробежный барботажный аппарат (ЦБА) 9, который, кроме охлаждения, имеет функцию улавливания минеральных примесей органического отслоя или продуктов их плазмотермической обработки, систему циркуляции жидкости и транспортировки газов, состоящую из емкости 12, насоса 14, каплеуловителя 10, дымососа 11 и дымовой трубы.

- узел использования полученной малотоксичной суспензии для получения строительных блоков, состоящий из емкости-отстоя 1, насоса 22 для перекачивания водно-солевого раствора фторида калия в реактор 16 обработки раствора фторида калия алебастром формулы CaSO4×0,5H2O, хранилища цемента 18 и бетономешалки 17.

Комплексный способ переработки токсичных отходов осуществляется следующим образом.

Раствор фторида калия перекачивается в емкость-отстойник 1. В емкости-отстойнике 1 происходит расслоение на органический и водно-солевой отслои. Органический отслой насосом 2 откачивается в форсунки 6 плазмотермического реактора 4. В случае низкой теплотворной способности органических примесей в их поток добавляется дизельное топливо из емкости 3.

Диспергированный форсунками 6 органический отслой совместно с дизельным топливом (или без него) воспламеняется от струй плазмообразующего газа из плазмотрона 5 и сжигается в плазмотермическом реакторе. Продукты сгорания охлаждаются с температуры 1100-1200°C до 500-600°C на выходе из реактора впрыском воды через форсунку 7 и по газоходу 8 поступают в центробежно-барботажный аппарат (ЦБА) 9, где дополнительно охлаждаются до температуры 80-85°C водой, циркулирующей в цикле ЦБА. Подпитка цикла осуществляется технической водой из емкости-отстойника 10. В зависимости от состава возможных органических примесей в органическом отслое в цикл ЦБА подается из емкости-отстойника 10 известковое молоко Ca(OH)2 для связывания возможных соединений фосфора, серы (при использовании дизельного топлива). Часть раствора из емкости-отстойника 10 сливается в бетономешалку 17. Газообразные продукты обезвреживания органического отслоя дымососом 15 выбрасываются в дымовую трубу. Между ЦБА и дымососом устанавливается каплеуловитель 13. Водно-солевой слой после отстоя органических нерастворимых примесей попадает в реактор 16, куда также подается кальциевый реагент-алебастр формулы CaSO4×0,5H2O из емкости 25.

В реакторе с рамной мешалкой 16 происходят реакции минеральных компонентов водно-солевого слоя с кальциевым реагентом. Полученная суспензия с остатками жидких органических отходов сливается в бетономешалку 17, куда также дозируется цемент из силоса 18. Полученная в бетономешалке бетонная смесь направляется на формирование бетонных блоков для строительных нужд.

Рабочим газом для плазмотрона служит перегретый пар, генерируемый электрическим перегревателем 19. Циркулирующая посредством насоса 24 в плазмотроне вода охлаждается в охладителе 20. На линии циркулирующей воды устанавливается бачок 26 для подпитки и заполнения циркулирующей системы плазмотрона.

Воздух на горение органических примесей (дизтоплива) подается в плазмотермический реактор вентилятором 21.

Полученную в реакторе 16 суспензию насосом 23 передают в промежуточный отстойник 28, снабжаемый азотом для передавливания жидкости в емкость для приготовления известкового молока 10.

Процесс переработки раствора фторида калия является малоотходным и безопасным:

- не образуется прямых жидких и газообразных отходов;

- получаемая суспензия фтористого кальция в растворе сульфата калия не требует захоронения, а позволяет перевести ее в продукт четвертого класса опасности при изготовлении изделий строительного назначения;

- используются достаточно распространенный реагент алебастр (CaSO4×0,5H2O);

- в производстве применяется стандартное оборудование.

Комплексный способ переработки токсичных отходов, содержащих фтор и токсичные органические примеси, образующиеся при уничтожении зомана, заключающийся в отстое с образованием водно-солевого раствора фторида калия, который обрабатывают кальцийсодержащими реагентами, и слоя нерастворимых органических примесей, детоксикации нерастворимых органических примесей, с последующим их декантированием и термическим обезвреживанием, отличающийся тем, что термическое обезвреживание осуществляют путем высокотемпературной плазмотермической обработки в плазмотроне при температуре плазмы с использованием в качестве рабочего газа перегретого пара 1100-1200°C с последующим охлаждением водой до 500-600°C выходящих продуктов сгорания, которые поступают в центробежно-барботажный аппарат, где дополнительно охлаждаются до температуры 80-85°C, а газообразные продукты обезвреживания органического отслоя выбрасываются в дымовую трубу, при этом водно-солевой раствор фторида калия после обезвреживания органических соединений смешивают с алебастром формулы CaSO4×0,5H2O при весовом соотношении водно-солевого фторида калия и алебастра 1:0,52 соответственно с получением суспензии фторида кальция в растворе сульфата калия, которая вместе с оставшейся после обработки в плазмотроне жидкой частью органических примесей сливается с добавлением цемента и используется в производстве строительных изделий.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области переработки хлорсодержащих отходов производств химической промышленности. Способ переработки хлорорганических отходов включает стадии их каталитического оксихлорирования смесью кислородсодержащего газа и хлороводородом и ректификации смеси хлоруглеводородов с выделением тетрахлорэтилена и трихлорэтилена.

Изобретение относится к способу термического разложения отходов полимеров, содержащих поливинилхлорид. Способ термического разложения отходов полимеров, содержащих поливинилхлорид, включает стадии измельчения отходов полимеров, подлежащих переработке, подачи их в дегалогенизационный реактор вместе с тяжелой фракцией масла с получением смеси измельченных отходов полимеров и тяжелого масла с массовым соотношением 1:0,3-0,8, нагревания реакционной смеси до температуры 210-250°С, получения раствора кислоты из газообразного галогенированного водорода, выделяющегося из вещества, удаления этого раствора, подачи смеси, оставшейся в камере реактора, в деполимеризационный реактор, температура которого повышена до температуры от 480°С до 600°С, экстракции образующейся газообразной смеси углеводородов, ее разделения на фракции, конденсации и возвращения части тяжелой фракции масла в дегалогенизационный реактор для получения смеси полимерной крошки и тяжелого масла.

Изобретение может быть использовано в области переработки углеродсодержащих катодных материалов. Способ включает загрузку отработанных катодных ванн производства алюминия в шахтную печь (1), где проводят их термообработку при температуре выше температуры воспламенения углерода и выше температуры испарения токсичных веществ, содержащихся в отработанных катодных ваннах.

Изобретение относится к области дегазации отравляющих веществ (ОВ) и дезинфекции бактериологических средств (БС), а также к проблеме ликвидации последствий их применения с обеспечением безопасности зараженных токсичными химикатами технологических помещений, оборудования и техники.

Изобретение относится к способам воспроизводства нефтезагрязненных земель. Осуществляют внесение биопрепаратов и посев семян растений с высокой сорбционной способностью.
Изобретение относится к способу уничтожения хлорпикрина щелочным гидролизом в водной среде в условиях межфазного и мицеллярного катализа с применением состава: гидроксид щелочного металла, триалкилариламмоний хлорид, N,N-дихлорарилсульфамид (дихлорамин).
Изобретение относится к способам очистки, обезвреживания цианид- и роданидсодержащих сточных вод и может быть использовано для обезвреживания жидкой фазы и пульпы хвостов цианидного выщелачивания благородных металлов из руд, концентратов и техногенных отходов.

Изобретение относится к области безопасной эксплуатации химически опасных объектов, а именно к разработке состава рецептуры, обеспечивающей дегазацию токсичных химикатов (ТХ) при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на химически опасных объектах. Поставленная задача решается разработкой состава водной пенообразующей рецептуры, в который входят следующие компоненты в соотношении, мас.%: пенообразующая композиция - 0,3-1,7, Na-соль дихлоризоциануровой кислоты - 2,5-6,5, вода - остальное.

Изобретение относится к обезвреживанию химических веществ. Жидкий бром обезвреживают путем воздействия на него водным раствором реагента.

Изобретение относится к области химической технологии энергонасыщенных материалов, а именно к способам утилизации образующихся отходов производства бракованного и просроченного продукта, и предназначено для лабораторных методов разложения тринитротолуола.
Изобретение относится к способам обезвреживания отравляющих веществ раздражающего действия (ирритантов), а именно к способам утилизации композиции мышьякорганических соединений, содержащей 10-хлор-5,10-дигидрофенарсазин (адамсит). Способ утилизации заключается во взаимодействии композиции, содержащей адамсит, с реагентом, в качестве которого используют пероксид кальция (восьмиводный). При этом обработку пероксидом кальция осуществляют в водной среде в присутствии катализатора - хлорида четвертичного триалкиламмониевого соединения, при температуре до 50°C до образования арсената кальция и дифениламина. Образовавшуюся реакционную массу обрабатывают едким натром, отделяют на фильтре водный раствор арсената натрия. Осадок, содержащий дифениламин и гидроокись кальция, обрабатывают для разделения изопропиловым спиртом. Гидроокись кальция повторно используется для получения пероксида кальция (восьмиводного). Способ обеспечивает высокую степень конверсии адамсита в условиях низкотемпературной деструкции и получение в этих условиях химических продуктов, представляющих хозяйственный интерес. 2 пр.

Изобретение относится к области обезвреживания агрессивных химических соединений, в частности насыщенных ангидридами кислородосодержащих соединений. Обезвреживанию подвергают дымовую смесь С-4, содержащую серный ангидрид и хлорсульфоновую кислоту с примесью серной кислоты. Состав представляет собой опоку серую, содержащую гейландит, метастильбит, тридимит, кальцит и α-кварц. Опока модифицирована 18%-ным водным раствором гидроксида натрия или гидроксида калия в присутствии четвертичного аммониевого соединения. Состав создан из доступного природного материала и позволяет обеспечить безопасность и эффективность обезвреживания агрессивных химических составов и отходов. 2 табл., 4 пр.

Изобретение может быть использовано при переработке мышьяксодержащей продукции и отходов, образованных при уничтожении люизита методом щелочного гидролиза. Для выведения соединений мышьяка (V) из растворов с содержанием As (V) от 10 г/л при переработке мышьяксодержащего сырья осуществляют взаимодействие с элементным мелкодисперсным мышьяком по реакции конпропорционирования при pH среды 9-10 и нагревании раствора до 60°C. Необходимый для проведения реакции конпропорционирования элементный мелкодисперсный мышьяк может быть получен действием восстановителя на часть растворов, подлежащих очистке от соединений As (V). Изобретение позволяет снизить количество отходов и трудозатраты, снизить количество используемого восстановителя в 2,5 раза. 2 з.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение относится к технологической линии плазмотермического обезвреживания токсичных отходов. Технический результат - превращение токсичных отходов в малотоксичные бетонные блоки строительного назначения. Технологическая линия включает емкость, содержащую токсические отходы, связанную системой их подачи в плазмотермический реактор, снабженный системой подачи охлаждающей воды, плазмотроном, взаимодействующим с компрессором, центробежный барботажный аппарат, вытяжной вентилятор. Причем емкость отходов выполнена с возможностью расслоения отходов на органический отстой и водно-солевой раствор фторида калия, а система подачи отходов снабжена емкостью дизельного топлива и накопительной емкостью. При этом плазмотрон имеет три пневматические форсунки для разбрызгивания органических примесей и снабжен охладителем воды и насосом циркуляции воды, а центробежный барботажный аппарат снабжен дополнительной системой охлаждения, включающей отстойник воды, каплеуловитель, дымосос и емкость приготовления известкового молока, при этом емкость отходов дополнительно снабжена смесителем, соединенным с бункером-дозатором и героторным растворонасосом. 1 ил.

Изобретение относится к средствам дегазации токсичных химикатов. Порошковая рецептура для дегазации текстильных материалов, зараженных каплями токсичных химикатов (ТХ), включает оксид кремния (SiO2) 88 мас.% и оксид алюминия (Al2O3) 12 мас.% в виде полидисперсной композиции с микрочастицами 85 мас.% и наночастицами 15 мас.%. Рецептура обеспечивает снижение опасности верхних слоев табельных образцов боевой экипировки военнослужащего, зараженных каплями токсичных химикатов, за счет увеличения доли удаленной жидкой фазы ТХ из пористой структуры текстильного материала. 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к способу уменьшения выделения формальдегида из минерально-волокнистого изделия и к соединенным минерально-волокнистым изделиям, имеющим низкое выделение формальдегида. Способ уменьшения выделения формальдегида из минерально-волокнистого изделия, соединенного связующим материалом на основе модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы, включает стадию введения декстрозы в связующую композицию после изготовления связующей композиции, но перед отверждением связующей композиции, нанесенной на минеральные волокна. Использование декстрозы приводит к значительному уменьшению выделения формальдегида из соединенных минерально-волокнистых изделий, которое невозможно объяснить чистым эффектом разбавления. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.
Наверх