способ утилизации капсюльных составов, содержащих гремучую ртуть

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 (Nа₂SО₃) 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), (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.

Таблица 2
Вещество	Вес груза, кг	Высота падения груза, мм	Энергия удара, Дж	Результат
1. Ударный состав до и после обработки водой в течение 3 часов при Т=60-65°С:
1.1. До обработки	2	250	5	+
	2	200	4	-
1.2. После обработки	2	250	5	+
	2	200	4	-
2. Ударный состав до и после обработки 1%-ным раствором хлорного железа
2.1. До обработки	2	250	5	+
	2	200	4	-
2.2. После обработки	10	150	15	+
	10	100	10	-
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.