21 октября 2010

Способ утилизации твердых токсичных промышленных отходов

Способ относится к способам обезвреживания отходов, в частности токсичных промышленных концентрированных отходов, и может быть использовано для утилизации пестицидов, кубовых остатков перегонки, хлорорганических веществ, ракетного топлива, отходов производства взрывчатых веществ в химической, нефтехимической промышленности.Задачей является создание способа, позволяющего значительно увеличить производительность утилизации, улучшить экологию окружающей среды.

Поставленная задача достигается тем, что в способе утилизации твердых токсичных промышленных отходов, включающем смешение твердых токсичных промышленных отходов, представляющих собой окислитель или восстановитель, с реагентом - окислителем или восстановителем в конденсированном состоянии в соотношении, обеспечивающем протекание экзотермической реакции, и осуществление взрывного горения в адиабатическом режиме во фронте самораспространяющейся химической реакции, взрывное горение осуществляют с использованием веществ, регулирующих теплоту реакции, катализатора взрывного горения и веществ, нейтрализующих ингибиторы цепных свободнорадикальных процессов, в качестве которых используют перекись бария или нитрит натрия.

Реагент представляет собой твердый токсичный промышленный отход.

В качестве катализатора взрывного горения, используют соли лития, кобальта, марганца, меди, железа.

При смешении отходов дополнительно вводят гелеобразователь в количестве от 0,1 до 5 мас.% из ряда: карбоксиметилцеллюлоза, полиметакриловая и полиакриловая кислота, а смесь превращают в гель добавлением солей кальция или магния в количестве 0,01-0,5 мас.%.

При смешении отходов дополнительно вводят шлакообразующие добавки в виде карбоната кальция или магния в количестве, эквивалентном содержанию галогенов в смеси.

Способ утилизации осуществляется следующим образом

Процесс осуществляется в адиабатическом режиме и вся теплота химического превращения используется для нагрева реакционной смеси. При этом окислитель и восстановитель (один или оба из которых токсичные отходы) смешивают в конденсированном состоянии (твердом или жидком), а затем подвергают воздействию инициирующего заряда, обеспечивающую достаточное ударное воздействие на смесь, формирующую ударную волну. Для применения предлагаемого способа можно использовать стандартное оборудование для проведения взрывных работ /Кутузов Б.Н. Взрывные работы. - М.: Недра, 1980. - с.307-322/. Температура взрыва значительно больше температуры огневого обезвреживания на 200-900°С. При соблюдении кислородного баланса исключается реакция образования нитрозных газов, так как нет избытка кислорода и азота. Реакция происходит в зоне самораспространяющейся химической реакции, где происходит горение в адиабатических условиях. При этом температура обработки отходов максимальна, фактически равна равновесной 1500-4000°С. В условиях детонации температура еще больше повышается за счет увеличения давления за счет ударной волны и кинетической энергии газов взрыва, она может быть больше в 2-5 раз, чем равновесная температура. За этот счет полнота реакции может быть увеличена, исключается вторичное загрязнение из-за непрореагировавших веществ.

Примеры выполнения способа
Смешивают аммиачную селитру (16 вес. ч., кислородный баланс +20,0) и кубовый остаток перегонки стирола (1,0 вес. ч., кислородный баланс -320,0). Получают ВВ игданит. Температура взрыва 2400°С, критический диаметр 120 мм, теплота взрыва 3800 кДж на кг, плотность 1,1 г на см3. Взрывное горение за 8 с без детонации наблюдается для образцов в 200 г. Пламя без копоти.
Смешивают натриевую селитру (14 вес. ч., кислородный баланс +47) с кубовым остатком производства хлорпирифоса (2 вес. ч., кислородный баланс -312), порошком алюминия (1 вес. ч., кислородный баланс -89). Получают аналог гранулита. Температура взрыва 2900°С, критический диаметр 140 мм, теплота взрыва 3960 кДж на кг, плотность 1,2 г на см3. Взрывное горение за 4 с без детонации наблюдается для образцов в 200 г. Нижний предел критической массы для детонации при плотности 1,1 г на см 3 составляет не менее 1000 г. При горении образуется дым белого цвета, без копоти.
Смешивают просроченный перманганат калия (5 вес. ч.) с просроченным аспирином (1 вес. ч.) и алюминиевой пудрой в количестве 0,1 вес. ч. Температура взрыва 2100°С, критический диаметр 10 мм, теплота взрыва 2312 кДж на кг, плотность 1,5 г на см3. Взрывное горение за 1 с без детонации наблюдается для образцов в 2,0 г. Нижний предел критической массы для детонации при плотности 1,4 г на см составляет не менее 10,0 г. При горении образуется дым бурого цвета, без копоти.

Предлагаемый способ позволяет наиболее быстро и дешево справиться с запасами токсичных веществ без капитального строительства заводов по утилизации токсинов. Кроме того, освоение в промышленности этой технологии даст возможность производить больший ассортимент органических веществ без ущерба для окружающей среды, так как токсичные отходы синтезов можно утилизировать. Кроме основного назначения, данный способ предполагает использование энергии, выделяемой при утилизации токсичных отходов взрывом, например, путем подачи газов взрыва в газовую турбину и выработки электроэнергии. За счет высокотемпературной обработки в ударной волне токсичных отходов примеси металлов превращаются в оксиды, соли, а значит, могут быть переработаны и являются вторичным сырьем. Композиции неопасных токсичных отходов с классом опасности более 4 могут быть использованы для получения средств взрывания при условии герметичности заряда и соблюдения мер экологической безопасности в месте взрывания.