способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть

Классы МПК:A62D3/33 химическим связыванием вредных веществ, например, хелатированием или комплексообразованием
A62D101/06 взрывчатые вещества, боезаряды или пиротехнические составы, например, ракетное топливо или напалм
A62D101/43 содержащие тяжелые металлы в связанном или свободном состоянии
F42D5/04 обезвреживание зарядов взрывчатых веществ, например уничтожение боеприпасов; предотвращение детонации зарядов взрывчатых веществ
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное казённое предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФКП "ГосНИИХП") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-10-06
публикация патента:

Изобретение относится к технологии утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть. Способ осуществляют путем обработки последних водным раствором хлорного железа концентрацией не менее 1% в объемном соотношении капсюльный состав: хлорное железо 1:3 в течение не менее 30 мин при температуре не ниже 15°С. Способ обеспечивает полное разложение гремучей ртути, бертолетовой соли и сульфида сурьмы, т.е. позволяет переводить взрывоопасные компоненты капсюльных составов в безопасное состояние. 2 табл.

Формула изобретения

Способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, обработкой неорганическими соединениями, отличающийся тем, что в качестве неорганического соединения используют водный раствор хлорного железа концентрацией не менее 1% в объемном соотношении капсюльный состав: хлорное железо 1:3, а обработку проводят не менее 30 мин при температуре не ниже 15°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть. Кроме гремучей ртути, содержание которой в капсюльном составе составляет 25%, в него входят 37,5% хлората калия (бертолетовой соли) и 37,5% сульфида сурьмы (антимония). Но наиболее токсичным и взрывоопасным компонентом является ртутная соль гремучей кислоты - гремучая ртуть: Hg(CNO)2.

Известными способами уничтожения капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, является ее взаимодействие с растворами кислот. Так, при взаимодействии с азотной кислотой происходит образование растворимого в воде вещества белого цвета, соответствующего по содержанию азотно-кислой закисной ртути.

В зависимости от концентрации НNО3 меняют время растворения данного вещества: так, при низких концентрациях азотной кислоты продолжительность растворения достигает нескольких дней.

Царская водка (смесь соляной и азотной кислот в соотношении 3:1) также растворяет гремучую ртуть. При этом выделяются газообразные продукты, вызывающие слезоточивость из-за образования хлорпикрина.

При действии серной кислоты на гремучую ртуть происходит бурная реакция со вспышкой. При кипячении Hg(CNO)2 с разбавленной серной кислотой выделяется углекислый газ и выпадает осадок белого цвета, представляющий собой смесь серно-кислой и щавелево-кислой ртути. В растворе остается образованный в процессе реакции гидроксиламин.

При взаимодействии с соляной кислотой происходит растворение гремучей ртути с образованием сулемы, соляно-кислого гидроксиламина и муравьиной кислоты.

Скорость растворения гремучей ртути в соляной кислоте зависит от концентрации НСl. Так, при взаимодействии с 5%-ной соляной кислотой скорость реакции ничтожно мала, оптимальной концентрацией является 20%-ная концентрация НСl [Л.И.Багал. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ. - М.: Машиностроение. 1975. С.41 (аналог)].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, применяемый в лаборатории, путем их обработки растворами сернистого натрия (Nа23) или гидросульфита натрия (NаНSO3). Для этого в химический стакан емкостью 250-300 мл, содержащий 2 г гремучей ртути, приливают 150 мл 20%-ного раствора Nа2SO3 или NаНSO3.

Реакционную массу выдерживают при температуре 20-25°С в течение 8 часов, после чего водный раствор, содержащий серно-кислую ртуть, утилизируют [Правила безопасной работы с химическими веществами. 1989. (прототип)].

Все вышеперечисленные способы утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, либо не приводят к ее полному уничтожению (аналоги), либо непригодны ввиду того, что аппаратура, в которой утилизируют капсюльный состав, изготовлена из металла, подвергающегося в агрессивной среде коррозии. Кроме того, продуктами взаимодействия гремучей ртути с кислотами являются растворимые соли ртути. При взаимодействии с растворами сернистого натрия (Na2SO3) или гидросульфита натрия (NаНSО3) также образуются растворимые соли ртути, содержащие серно-кислую ртуть. Для их выделения в кристаллическом состоянии требуются дополнительные энергозатраты, что в конечном итоге удорожает процесс утилизации.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа утилизации капсюльного состава, обеспечивающего полное разложение гремучей ртути.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в качестве неорганического соединения используют водные растворы хлорного железа концентрацией не менее 1%.

Процесс утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, заключается в следующем. Образец капсюльного состава, содержащего гремучую ртуть, подвергают обработке водным раствором хлорного железа концентрацией не менее 1% в объемном соотношении капсюльный состав: хлорное железо 1:3. Обработку проводят не менее 30 мин при температуре не ниже 15°С.

Использование хлорного железа в качестве реагента для утилизации капсюльных составов не случайно:

- хлорное железо FеСl3×6Н2О широко применяют в качестве коагулянта сточных вод, имеющего низкую стоимость (1 кг ~ 50 руб.);

- оно обладает высокой растворимостью в воде, что облегчает проведение процесса утилизации;

- хлорное железо обладает высокой реакционной и комплексообразующей способностью. При этом легко образует комплексные соединения ртути, что широко используют при демеркуризации.

Концентрация водного раствора хлорного железа не менее 1%, объемное соотношение капсюльный состав: хлорное железо 1:3, обработка не менее 30 мин и температура не ниже 15°С обусловлены тем, что при данных условиях происходит полное разложение гремучей ртути, бертолетовой соли и сульфида сурьмы. При этом образуются комплексные соединения железа со ртутью Fe2[HgCl 4], KCl, Sb(ОН)3, FeS.

В типичном опыте к 100 мл суспензии капсюльного состава, помещенной в 0,5 л трехгорлую колбу, добавляют 1% водный раствор хлорного железа при температуре раствора 20°С. Смесь перемешивают якорной мешалкой в течение 30 мин. Затем суспензию отфильтровывают, раствор и осадок анализируют методом ИК-спектроскопии на наличие гремучей ртути, бертолетовой соли и сульфида сурьмы. Критерием окончания процесса разложения капсюльных составов служит отсутствие в растворе и осадке полос, отвечающих за валентные колебания групп -O-N=C (для гремучей ртути), способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464 (для бертолетовой соли) и M=S для сульфида сурьмы. Кроме того, испытания на чувствительность к удару показывают снижение предельной энергии удара в 3 раза в сравнении с исходными образцами капсюльных составов, необработанных хлорным железом.

Действительно, по данным физико-химического анализа и физико-механических испытаний установлено отсутствие гремучей ртути, бертолетовой соли, а отходы капсюльных составов становятся безопасными.

В таблицах 1, 2 представлены результаты испытаний состава капсюлей-воспламенителей (отходы) после распатронирования и обработки водным раствором хлорного железа.

Как видно из таблицы 1 (опыт 7) и 2 (опыт 2.2) лучшие результаты были достигнуты при концентрации FеСl3 1%, объемном соотношении капсюльный состав: хлорное железо 1:3, время обработки 30 мин.

способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464

Таблица 2
ВеществоВес груза, кгВысота падения груза, ммЭнергия удара, ДжРезультат
1. Ударный состав до и после обработки водой в течение 3 часов при Т=60-65°С: способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464 способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464 способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464 способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464
1.1. До обработки 2250 5+
способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464 2 2004 -
1.2. После обработки 2250 5+
способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464 2 2004 -
2. Ударный состав до и после обработки 1%-ным раствором хлорного железа способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464 способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464 способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464 способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464
2.1. До обработки 2250 5+
способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464 2 2004 -
2.2. После обработки 10150 15+
способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, патент № 2386464 10 10010 -
Примечание - В графе 5 «Результат»:

1. Знак "-" означает отсутствие реакции ("взрыва");

2. Знак "+" означает "взрыв" (звук, пламя, газообразование).

Результаты таблицы 2 показывают, что после обработки капсюльного состава водой при температуре 60-65°С в течение 3 часов чувствительность состава к удару находится на уровне состава до обработки. После обработки капсюльного состава 1%-ным раствором хлорного железа чувствительность состава по предельной энергии удара понижается в 3 раза.

Таким образом, обработка отходов капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть, хлорным железом позволила обезопасить этот процесс и разработать технологию утилизации отходов.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2386464

patent-2386464.pdf

Класс A62D3/33 химическим связыванием вредных веществ, например, хелатированием или комплексообразованием

способ очистки контейнеров жидкостных ракет после пуска от компонентов топлива -  патент 2509179 (10.03.2014)
способ утилизации 1-дициан-2-(2-хлорфенил)этилена -  патент 2503474 (10.01.2014)
способ и рецептура для нейтрализации токсичных химикатов и материалов -  патент 2495697 (20.10.2013)
способ детоксикации несимметричного диметилгидразина в почве и грунте -  патент 2424020 (20.07.2011)

Класс A62D101/06 взрывчатые вещества, боезаряды или пиротехнические составы, например, ракетное топливо или напалм

Класс A62D101/43 содержащие тяжелые металлы в связанном или свободном состоянии

Класс F42D5/04 обезвреживание зарядов взрывчатых веществ, например уничтожение боеприпасов; предотвращение детонации зарядов взрывчатых веществ

Наверх