Результат интеллектуальной деятельности: Способ утилизации золы от сжигания отходов тротилового производства

Предлагаемое изобретение относится к области технологии взрывчатых веществ.

В последнее время единственным методом очистки тротила, применяемым на всех предприятиях взрывчатых веществ, является очистка продукта-сырца водным раствором сульфита натрия. В процессе сульфитной очистки образуются высокотоксичные стоки, которые из-за сложности компонентного состава и наличия больших количеств органических и минеральных загрязнений практически не поддаются обезвреживанию и утилизации. Поэтому на всех предприятиях, выпускающих тротил, сточные воды уничтожаются сжиганием.

Кроме того, в последнее время предприятия взрывчатых веществ в порядке ассимиляции производств выпускают различную продукцию, необходимую народному хозяйству /карбамидные и эпоксидные смолы, дифенилолпропан, нитрофен, метол, стеараты и т.д./.

При производстве этих продуктов также получаются токсичные сточные воды сложного состава и большинство из них сжигаются совместно с сульфитными щелоками. В результате сжиганию подвергают большие количества стоков, содержащих органические и минеральные загрязнения.

При этом в процессе сжигания сточных вод органические вещества сгорают, а оставшаяся в больших количествах зола содержит неорганические вещества, в том числе такие токсичные продукты, как сульфиты, сульфиды, тиосульфаты и др., которые не утилизируются. Эти вещества направляются в отвалы, где под воздействием атмосферных осадков растворяются и вновь превращаются в токсичную сточную воду. Кроме того, происходит заражение атмосферного воздуха токсичными продуктами /сероводород и др./.

В таблице 1 приводится количество и состав золы, получающейся при сжигании сточных вод 4-х действующих установок предприятий.

Табл.1

Данные по составу золы показывают, что возможность утилизации ее без дополнительной обработки исключается даже в случае сжигания только сульфитных щелоков производства тротила.

Предлагаемый способ утилизации золы основан на переводе содержащихся в золе примесей в сульфаты, преимущественно в сульфат натрия с выделением последнего из раствора. В случае наличия в золе больших количеств хлорида натрия, примеси /кроме NaCl/ переводят в сульфат натрия и из раствора получают сульфат бария и выделяют хлорид натрия.

Превращение примесей в сульфат натрия проводится посредством:

1) обработки водного раствора золы серной кислотой, позволяющей перевести в сульфат натрия карбонаты, щелочь, сульфит натрия и другие примеси;

2) Окисления в сульфат натрия сульфитов, сульфидов, тиосульфатов и других - перекисью водорода.

3) Очистки раствора от солей железа, никеля и др. обработкой аммиаком с последующим отстаиванием и фильтрованием.

Дальнейшая стадия выделения из раствора чистого сульфата натрия, а также перевода его в сульфат бария может быть осуществлена одним из известных способов.

Применение способа утилизации золы позволяет:

1) Ликвидировать токсичные отвалы золы, исключить загрязнение атмосферы, подземных и поверхностных вод;

2) Получать необходимые народному хозяйству продукты сульфат натрия и сульфат бария;

3) Повысить и стабилизировать качество сульфата натрия по сравнению с выпускаемым;

4) Создать экономичный процесс за счет использования тепла отходящих газов от сжигания стоков для нагрева в процессе обработки золы, а также выделения сульфата и хлорида натрия

Пример получения сульфата натрия

В стакане, снабженном мешалкой, термометром, капельной воронкой, готовят водный раствор золы посредством присыпания в нагретую до температуры 70-80°C воду навески измельченной золы и выдержки в течение 10 минут. Соотношение на 1 в.ч. золы 4,5 части воды. Затем раствор при температуре 70-80°C обрабатывают концентрированной серной кислотой в количестве, необходимом для создания рН в реакционной массе 2 ед.

После слива серной кислоты дается 30-мин выдержка с целью удаления газов /сернистого, углекислого, сероводорода и др./ и для более полного разрушения оставшихся сульфидов, сульфитов, сероводорода и др. до сульфата натрия и серы добавляют 28%-ную перекись водорода и проводят 30-мин выдержку. Затем мешалку останавливают и смесь фильтруют от нерастворимых примесей: угля, песка, серы и др.

Фильтрат вновь загружают в колбу, нагревают до 70-80°C и в течение 2-5 мин обрабатывают 25%-ным раствором аммиака до рН=8-10 с целью выделения гидроокисей железа, никеля и др.

Затем при этой же температуре дается 30-мин выдержка для формирования хлопьев гидроокисей и их оседания, после чего раствор отфильтровывают от гидроокисей. При такой обработке получается раствор сульфата натрия, не содержащий посторонних примесей, за исключением поваренной соли в образцах 2-3 /таблица №1/. Затем посредством упаривания воды и сушки продукта при температуре 105-120°C получается готовый сульфат натрия. При существующем оформлении процесса упаривания в производстве сульфата натрия в чренах, возможно использование тепла отходящих газов с установки сжигания сточных вод.

Пример получения сульфата бария и хлорида натрия

Фильтрат, полученный после обработки серной кислотой, перекисью водорода, аммиаком и удаления гидроокисей, загружается в стакан и нагревается до 70-80°C, после чего к нему приливается небольшими порциями 17%-ный раствор хлористого бария, также подогретого до 70-80°C. После отстоя сульфат бария отделяется от маточника фильтрованием и промывается водой при температуре 70-80°C. На промывку сульфата бария используют промывные воды предыдущих опытов и только на последнюю - чистую воду.

Промытый сульфат бария сушится при температуре 110-120°C.

Из маточника и первых промывных вод выделяется хлорид натрия посредством упаривания, остальные промывные воды используются на приготовление раствора золы, раствора хлористого бария и на промывки сульфата бария, т.е. осуществляется замкнутый водооборот.

Расход компонентов на получение сульфата натрия определяется следующими соотношениями:

На 1 в.ч. золы расходуется:

серной кислоты - 0,174 в.ч. /100%-ной/,

перекиси водорода - 0,016 в.ч. /28%-ной/

аммиака - 0,0966 в.ч. /25%-ного/

воды - 4,5 в.ч. /без учета водооборота/

При получении сульфата бария помимо указанных компонентов расходуется 1,35 в.ч. хлорида бария /100%-ного/

Применение предлагаемого способа утилизации золы позволяет получать продукты со следующими выходами:

сульфата натрия - 103% от веса взятой на обработку золы

сульфата бария - 140% -"- -"- -"-

хлорида натрия - 74% -"- -"- -"-

Сульфат бария по степени чистоты соответствует медицинскому продукту, хлорид натрия содержит до 1% сульфата натрия и до 3% воды.