Способ утилизации золы от сжигания отходов тротилового производства
METHOD OF RECYCLING ASH FROM BURNING WASTES OF TNT PRODUCTION

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.