Винахід відноситься до утилізації рідких органічних відходів, що містять фосфорорганічні сполуки методом Екстрагенние технології. Суть методу полягає в тому, що рідкі відходи, що містять фосфорорганічні сполуки, змішують зі сполучною з групи карбонатів лужноземельних металів в співвідношенні 1: 3 - 5 мас.ч. відповідно і піддають термічній обробці при 300-350 o С до повного затвердіння суміші. Технічний результат полягає у спрощенні, зниженні трудомісткості, досягається ступінь конверсії порядку 99,7%. 1 з.п.ф-ли, 1 табл.
Пропонований винахід відноситься до області технології переробки рідких органічних відходів за методом Екстрагенние технології і може бути використано на підприємствах хімічної галузі, у відходах яких містяться відпрацьовані органічні зкстрагенти і домішки важких металів.
Актуальність вирішуваної проблеми полягає в необхідності вилучення слідів важких металів з розчинів відпрацьованих зкстрагентов, переважно фосфороорганических, наявність яких є неминучим наслідком видалення традиційними засобами основної маси токсичних складових, що перешкоджає захоронення відходів у грунті відповідно до діючих норм екологічної безпеки. Це викликає необхідність або в їх попередньому руйнуванні, або в перетворенні їх в безпечні продукти, стійкі в природних умовах зберігання.
Відомий спосіб утилізації рідких відходів, що містять домішки токсичних металів, шляхом упарювання при температурі нижче температури кипіння в поєднанні з подачею обігрівального газу з подальшим контактуванням з самоотверждаємиє водонепроникним матеріалом. Однак, відомий спосіб трудомісткий і неприйнятний для випадку, коли відходи містять незначні домішки важких металів і одночасно фосфорорганічні сполуки, які не розкладаються в умовах відомого способу (патент N 563403, МКІ G 21 F 9/00, опубл. 05.07.97, внаслідок цього подальша утилізація та захоронення відходів є важким.
Відомий найбільш близький до заявленого по технічній сутності спосіб утилізації рідких органічних відходів, що містять фосфорорганічні сполуки, патент ФРН N 23 56253, кл. МПК G 21 F 9/16, публ. 09.06.02, що полягає в термічному розкладанні їх суміші зі сполучною і отверждении, при цьому органічні відходи у вигляді масел або розчинників змішують з органічним зв'язуючим з групи поліетилену, полістиролу або полівінілхлориду або їх сумішей, взятого у вигляді водної суспензії. При цьому на 100 мас.ч. в'яжучого припадає 30 - 40 мас.ч. води, а співвідношення відходів і гідравлічного в'яжучого знаходиться в межах від 2: 1 до 3: 1 мас.ч. відповідно.
До недоліків відомого способу відноситься проблематичність досягнення повноти розкладання трибутилфосфату (ТБФ), що входить до складу відходів, тому що температура обробки реакційної суміші не перевищує 100-200 o C, що негативно відбивається на ефективності вилучення важких металів та в кінцевому підсумку знижує якість і повноту процесу утилізації.
Технічне завдання, на вирішення якої спрямовано пропоноване винахід, полягає в розробці простого і доступного способу утилізації рідких органічних відходів, що містять фосфорорганічні сполуки, наприклад ТБФ, і незначні домішки токсичних елементів з групи важких металів в кількостях, що не перевищують 4,0% мас. (505-510 мг / л), при цьому кінцеві продукти утилізації повинні відповідати вимогам екологічності та безпеки і повинні бути придатними для подальшого поховання в грунті.
Новий технічний результат, який досягається при використанні запропонованого способу, полягає в спрощенні і зниженні трудомісткості, підвищення ефективності вилучення токсичних елементів, що містяться в рідких органічних відходах (реалізована ступінь конверсії порядку 99,7%), і зменшенні обсягу і здешевлення способу за рахунок зменшення витрат сировини в порівнянні з прототипом.
Зазначений технічний результат досягається тим, що у відомому способі утилізації рідких органічних відходів, що містять фосфорорганічних сполук шляхом термічного розкладання їх суміші зі сполучною, в відповідність з запропонованим способом відходи подають в реактор одночасно зі сполучною агентом з групи карбонатів лужноземельних металів у вигляді природних мінералів, отриману суміш піддають термічній обробці при температурі в діапазоні від температури кипіння фосфорорганического з'єднання до 350 o C.
Додатковий технічний результат досягається введенням в якості сполучного природного мінералу магнезиту, або кальциту, або доломіту з розрахунку на кожні 100 мас. ч. органічних відходів беруть 300 - 500 мас.ч. сполучного. Наявність відмітних від прототипу істотних ознак свідчить про відповідність запропонованого способу критерію "новизна".
Сутність запропонованого способу пояснюється наступним чином.
В процесі експлуатації хімічних об'єктів, що використовують важкі метали і які використовують для зниження їх токсичності (наприклад, при виробництві твердого палива) екстракційну обробку фосфорорганічними сполуками наприклад, ТБФ, в яких після вилучення основної частки токсичних домішок в складі відходів залишаються в незначній кількості домішки важких металів, що не піддаються остаточного і повного виділення. Пропонований спосіб дозволяє на відміну від прототипу отримати кінцеві тверді продукти, стабільні при змінних кліматичних умовах середньої смуги, використовуючи низькі температури в процесі одноступінчатої термообробки суміші відходів зі сполучною.
Експериментально було показано, що такий режим реалізується так ефективно при використанні в якості сполучного з'єднання з групи карбонатів лужноземельних металів.
Органічні відходи попередньо змішують зі сполучною агентом в співвідношенні 1: 3 до 1: 5, їх суміш подають в реактор, де здійснюють процес термообробки при температурі кипіння ТБФ, як представник з групи фосфорорганічних сполук. При цьому в реакційному обсязі протікають хімічні процеси взаємодії, що виражаються наступними рівняннями хімічних реакцій: C4 H9 H2 PO4 + MeO2 (NO3) 2 ---> C4 H9 MeO2 PO4 + 2HNO3. (2) 2C4 H9 H2 PO4 + CaMg (CO3) 2 ---> (C4 H9) 2 CaMg (PO4) 2 + 2H2 CO3 (3), що виділяється, горючий газ по (1) для випадку використання ТБФ може бути направлений для повторного використання в процесі в якості палива для термічного розкладання екстрагента.
При цьому частина рідкої фази (за рівнянням 1) у вигляді бутілфосфорной кислоти взаємодіє з азотнокислим солями токсичних металів в складі органічних відходів з утворенням твердих бутілфосфатних з'єднань цих металів. Інша частина рідкої фази зв'язується зі сполучною агентом з групи карбонатів лужноземельних металів, наприклад з доломітом (за рівнянням 3), утворюючи тверду фазу бутілфосфатов лужноземельних металів. Отримана тверда фаза стабільна і важкорозчинні, як це показали експериментальні дослідження; так, при кип'ятінні протягом понад 14 годин не спостерігалося відповідних хімічних процесів, які свідчать про нестійкість продуктів. Такі тверді продукти відповідають вимогам екологічної безпеки і вважаються придатними до подальшого захоронення в грунті.
При цьому відбувається значне зменшення початкового об'єму маси утилізованих відходів, порядку в
Експериментально обгрунтований вибір температурного режиму термообробки. При температурах нижче температури кипіння фосфорорганического з'єднання не реалізується повнота його розкладання і, отже, повнота зв'язування токсичних елементів, в кінцевому підсумку знижує ефективність утилізації. У разі перевищення понад заявляється значення (350 o C) верхньої межі відбувається непродуктивний перевитрата теплової енергії, а крім того, існує ймовірність теплового вибуху в умовах накопичення в реакційному обсязі газоподібних продуктів розкладання. Істотний вплив на ступінь вилучення токсичних елементів надає оптимальний вибір співвідношень взаємодіючих реагентів. Експериментально підтверджено, що в разі зменшення кількості сполучного щодо маси утилізованих відходів менше 1: 3 в реакційному обсязі не забезпечується достатньої кількості реагенту для проведення повноцінного зв'язування важких металів, а також повноти зв'язування проміжного продукту реакції - бутілфосфорной кислоти, в результаті чого не відбудеться значного зменшення обсягу твердіє маси. У разі перевищення кількості сполучного понад 1: 5 щодо маси не реалізується значне зменшення обсягу утилізованих маси і відбувається необґрунтоване перевитрата сировини.
Таким чином, використання запропонованого способу у всьому обсязі матеріалів, режимів і операцій дозволяє спростити спосіб-прототип, знизити трудомісткість і підвищити ефективність вилучення токсичних елементів при зменшенні обсягу утилізованих маси
Можливість промислової реалізації запропонованого способу підтверджується наступними прикладами конкретного виконання.
Приклад 1. утилізації піддавали органічні рідкі відходи, що містять трибутилфосфат як відпрацьованого екстрагента на попередньому етапі екстрагування і видалення основної маси домішок важких металів, наприклад, з групи РЗЕ.
У лабораторних умовах попередньо розігріту до 80-100 o C колбу розрахункового обсягу подають суміш ТБФ з домішками Ce в кількості
0,5 г на літр об'єму рідкої фази відходів, а також доломіту з розрахунку на 100 маc.ч. відходів 300 мас. ч. доломіту. Температуру поступово доводять до 289-300 o C (температура, кипіння ТБФ ( "Довідник хіміка", М; Изд. "Хімія", 1966, стор. 562, таблиця: властивості органічних сполук) і витримують реакційну суміш до повного видалення бульбашок газу, що виділяється в процесі взаємодії реагентів і затвердіння маси. Тверді продукти утилізації були піддані дослідженню на стійкість до впливу екстремальних температур зберігання. За даними експериментальних досліджень в умовах запропонованого способу показники кінцевих продуктів утилізації відходів можна представити у вигляді такої таблиці.
Додатковий технічний результат полягає в розширенні асортименту природних матеріалів з групи карбонатів лужноземельних металів.
З таблиці видно, що при використанні заявляється температурного режиму термообробки, використанні в якості сполучного агента природних мінералів з числа карбонатів в лужноземельних металах і співвідношень реагентів забезпечується більш висока ефективність утилізації, зменшення обсягу майже в 5 разів, при меншій трудомісткості і витратах в порівнянні з прототипом .
1. Спосіб утилізації рідких органічних відходів, що містять фосфорорганічні сполуки, шляхом термічного розкладання їх суміші зі сполучною і отверждением, що відрізняється тим, що органічні відходи подають в реактор одночасно зі сполучною агентом, в якості якого використовують карбонати лужноземельних металів з числа природних мінералів, з розрахунку на кожні 100 мас.ч. органічних відходів додають 300 - 500 мас.ч. сполучного, потім суміш піддають термічній обробці в діапазоні від температури кипіння фосфорорганического з'єднання до 350 o C до повного затвердіння суміші.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості сполучного використовують природний мінерал доломіт, або кальцит, або магнезит.