способ уничтожения хлорорганических отходов

Формула изобретения

1. Способ уничтожения хлорорганических отходов, включающий изготовление взрывчатой смеси, содержащей хлорорганический отход и нейтрализующую добавку, и детонацию, отличающийся тем, что взрывчатая смесь является конденсированным взрывчатым веществом, дополнительно содержащим промышленное взрывчатое вещество, а в качестве нейтрализующей добавки используют нитрат щелочного металла, или кальция, или нафталят натрия, при этом соотношение хлорорганического отхода и нейтрализующей добавки принимают равным 1:2.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве промышленного взрывчатого вещества используют индивидуальные взрывчатые вещества или их смеси, в том числе и с аммиачной селитрой, или водосодержащие взрывчатые вещества, или эмульсионные взрывчатые вещества.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к безопасным способам уничтожения производственных отходов и может быть использовано при производстве взрывных работ в горнодобывающей промышленности и строительстве.

Известен способ сжигания хлорорганических отходов, включающий их термическое разложение в фурменной зоне доменной печи в смеси с дутьем при следующем соотношении: 3000 мг отходов на 1 м³ дутья - патент России №2119125, F 23 G 7/04, 1998 г.

Недостатки известного способа состоят в следующем.

При его реализации в атмосферный воздух вместе с доменным газом выбрасывается высокотоксичное вещество - трихлорид железа. Кроме того, требуется постоянный контроль за соотношением массы подаваемого в фурменную зону доменной печи утилизируемого хлорорганического вещества и объема дутья, а также за содержанием хлора и хлорида водорода в доменном газе.

Указанные недостатки устранены в прототипе - способе уничтожения химбоеприпасов, включающем изготовление взрывчатой смеси с галогенорганическим отходом и нейтрализующей добавкой, и детонацию - патент РФ №2071800, 1997 г.

Однако прототип имеет следующие недостатки.

Известный способ может быть реализован только в специальной взрывозащитной и герметичной стальной камере, снабженной столом-тележкой и газопроводной магистралью; взрыв осуществляется в замкнутом объеме камеры, в результате чего образующиеся продукты длительное время находятся практически при постоянном давлении и температуре, что не исключает, вследствие протекания реакций диссоциации, образования новых высокотоксичных веществ.

В связи с этим, технической задачей, решаемой изобретением, является создание такого способа уничтожения хлорорганических отходов, при котором хлорорганические отходы полностью разлагаются, опасные продукты разложения полностью нейтрализуются, а новые опасные хлорсодержащие продукты не образуются.

Эта задача решается так, что в способе уничтожения хлорорганических отходов, включающем изготовление взрывчатой смеси, содержащей хлорорганический отход и нейтрализующую добавку, и детонацию, взрывчатая смесь является конденсированным, т.е. твердым или жидким взрывчатым веществом (ВВ), дополнительно содержащим промышленное взрывчатое вещество, а в качестве нейтрализующей добавки используют нитрат щелочного металла, или кальция, или нафталят натрия, при этом соотношение хлорорганического отхода и нейтрализующей добавки принимают равным 1:2.

В одном из частных исполнений способа в качестве промышленного взрывчатого вещества используют индивидуальные (тротил, гексаген, октоген и др.) взрывчатые вещества или их смеси, в том числе и с аммиачной селитрой, или водосодержащие (акватолы) взрывчатые вещества, или эмульсионные, например, порэлиты, взрывчатые вещества.

Рассмотрим процессы, протекающие при реализации данного способа.

При инициировании взрыва конденсированного ВВ, размещенного в горной выработке, например скважине, по нему начинает распространяться с высокой скоростью (3,5-5,5)10³ м/с детонационная волна, в зоне химического превращения которой при давлении (4-9)10³ МПа и температуре (2,5-3,5)10³С происходит интенсивное разложение промышленного ВВ, хлорорганического отхода и нейтрализующей добавки.

Образующиеся при разложении хлорорганического отхода хлорид водорода HСl и свободный хлор Сl₂ вступают в химическую реакцию с оксидами щелочных металлов ₂О, Na₂O, CaO, являющимися продуктами разложения нейтрализующей добавки, с образованием стойких к температуре твердых солей хлоридов щелочных металлов (КСl, NaCl, СаСl₂). Так как тепловая энергия продуктов детонации конденсированного ВВ трансформируется в механическую работу по дроблению и перемещению горной массы, то это приводит к резкому снижению давления и температуры - эффекту "закалки", при котором протекание вторичных реакций между продуктами детонации с образованием новых опасных хлорсодержащих веществ исключается. Этому способствует и то обстоятельство, что время от начала инициирования конденсированного ВВ, размещенного в скважине, до завершения механической работы по дроблению и перемещению горной породы, составляет 10-15 мс. Причем введение в смесь ВВ нафталята натрия дает эффект частичной нейтрализации тетрахлордибензопарадиоксина, содержащегося в хлорорганических отходах уже на стадии изготовления смеси ВВ.

Для экспериментальной проверки способа в объемном смесителе гравитационного типа были изготовлены опытные образцы конденсированного ВВ, в котором соотношение хлорорганического отхода и нейтрализующей добавки составляло 1:2; 1:1,5 и 1:2,5. В качестве промышленного ВВ применялся гекфол, хлорорганического отхода - совтол-10", а нейтрализующей добавки - нитрат натрия (NаNО₃).

Образцы взрывались на полигоне в стальных трубах, под металлическим колпаком, оборудованным дренажно-предохранительным клапаном и вентилем для отбора газообразных продуктов взрыва.

Диагностика наличия в продуктах взрыва хлорида водорода и хлора проводилось методом газовой хроматографии, а твердого хлорида и оксида натрия - методом жидкостной хроматографии (смывы с осколков стальных труб и колпака). Полнота детонации (детонационная способность) заряда конденсированного ВВ оценивалась по характеру разрушения труб.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Данные таблицы показывают, что в примере №1 при соотношении хлорорганического отхода и нейтрализующей добавки 1:2 в продуктах взрыва полностью отсутствует хлорид водорода и хлор.

В примере №2 при соотношении хлорорганического отхода и нейтрализующей добавки 1:5 в продуктах взрыва остается свободный хлорид водорода.

В примере №3 при соотношении хлорорганического отхода и нейтрализующей добавки 1:2,5 в продуктах взрыва отсутствует и свободный хлорид водорода, и свободный хлор. Однако при хороших показателях имеется существенный недостаток, заключающийся в образовании дополнительно твердого Na₂O, что снижает эффективность взрыва.

Таким образом, описанный способ состоит в создании условий, при которых уничтожаемые опасные вещества полностью разлагаются, опасные продукты разложения полностью нейтрализуются, а новые опасные вещества не образуются.

Кроме того, способ не требует привлечения средств на уничтожение хлорорганических отходов. Напротив, применение в народном хозяйстве взрывчатых веществ, содержащих в своем составе хлорорганические отходы, позволяет полезно использовать значительную энергию, выделяемую при взрыве (например, для дробления горных пород при добыче полезных ископаемых).