Способ утилизации золы от сжигания отходов тротилового производства Советский патент 2016 года по МПК C06B21/00 

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

№ образцов Какие сточные воды подвергаются сжиганию Кол-во золы, получаемой за сутки, т Т-ра сжигания сточных вод, °C Количественный состав золы, % Примечание Сульфат натрия Сульфит натрия Сульфид натрия Тиосульфат натрия Карбонат натрия Натриевая щелочь Хлористый натрий Окислы железа Уголь и другие нерастворимые Суммарный % компонентов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1. Сульфитные щелока от производства тротила 6-7 600-800 81,49 1,27 0,95 - 8,81 5,86 - 0,20 1,20 99,96 Зола в виде слитков серого или серо-черного цвета
цвета 2. Сульфитные щелока от производства тротила совместно с водами от производств дифенилолпропана, эпоксидных смол и нитрофена 10-12 600-800 68,71 3,89 0,54 0,01 2,49 0,88 22,48 0,07 0,19 99,26 Золы в виде слитков весом от 1 до 50 кг 3.       81,38 6,30 2,07 0,01 0,90 0,10 2,33 086 5,00 98,99 Цвет золы от серого до фиолетово-коричн. 4. Сульфитные щелока производства тротила с водами от производства фенолоформальдегидных смол 10 800-1200 76,55 3,08 1,54 0,33 11,91 6,99 - 0,01 0,30 100,71 Зола в виде слитков. Цвет золы серо-черный с желтоватым оттенком 5. Сульфитные щелока производства тротила с водами от производства дифенилолпропана 18 600-800 74,51 1,35 7,90 0,08 10,16 5,76 - 0,30 0,41 100,47   6. Маточный щелок после очистки тротила, изомеров 2,4-2,6 ДНТ с водами от производств дибутилфталата, метола и др. 4-5 800-1200 58,11 1,06 0,24 - 20,80 17,07 - 0,47 2,45 100,20 Золы в виде слитков различных по цвету

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% -"- -"- -"-

Качество сульфата натрия по известным способам ГОСТ 1363-47 1 сорт по предлагаемому способу Содержание основного вещества 95% 99,7% Содержание хлорида натрия, не более 1,5% отсутствует Содержание сульфата аммония отсут. 0,2-0,3% Нерастворимый остаток, не более 0,8 отсут. серной кислоты, не более 1,5 отсут. железа, не более 0,2% отсут.

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

Изобретение относится к области технологии взрывчатых веществ. Способ утилизации золы от сжигания отходов тротилового производства, согласно которому золу подвергают выщелачиванию подогретой водой при модуле порядка 4,5, полученный раствор подвергают последовательно сульфатированию концентрированной кислотой, окислению 28%-ной перекисью водорода, обработке аммиаком для гидратации железа и никеля, фильтрации от нерастворенных и осажденных твердых остатков и упариванию до получения кондиционного сульфата натрия. Изобретение обеспечивает исключение загрязнения атмосферы. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ утилизации золы от сжигания отходов тротилового производства, отличающийся тем, что, с целью исключения загрязнения атмосферы, подземных и поверхностных естественных вод токсичными продуктами и улучшения экономических показателей производства, золу подвергают выщелачиванию подогретой водой при модуле порядка 4,5, полученный раствор подвергают последовательно сульфатированию концентрированной кислотой, окислению 28%-ной перекисью водорода, обработке аммиаком для гидратации железа и никеля, фильтрации от нерастворенных и осажденных твердых остатков и упариванию при температуре 105-120°C до получения кондиционного сульфата натрия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фильтрат после обработки золы нагревают до 70-80°C, смешивают с порциями нагретого 17%-ного хлористого бария, затем фильтруют и полученный на фильтре кристаллический сульфат бария сушат при 110-120°C, а маточник упаривают до выделения удовлетворяющего требования хлорида натрия.