陳姍姍,陳文基,劉 慶,劉 鵬

(山東泰山民爆器材有限公司,山東 五蓮262300)

0 引言

苦味酸鉀,系統(tǒng)名為2,4,6-三硝基苯酚鉀,因其機(jī)械感度適中、安定性與相容性較好、爆炸性能優(yōu)良而被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)工業(yè)雷管中的延期藥、點(diǎn)火藥、電引火藥等[1-4]?？辔端徕洀U水屬于硝基酚類廢水,若在生產(chǎn)過(guò)程中處置不當(dāng),可能會(huì)導(dǎo)致銷爆不徹底,對(duì)安全構(gòu)成較大威脅[5-6]。硝基酚類廢水色度高,具有較大毒性,直接排入河流會(huì)造成水體污染,導(dǎo)致魚(yú)蝦大量死亡。硝基酚類化合物通過(guò)與皮膚、黏膜接觸經(jīng)肝臟解毒直接進(jìn)入血液循環(huán)致使細(xì)胞被破壞并失去活力,低濃度下也可導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性[7-8]。長(zhǎng)期飲用被硝基酚類化合物污染的水體會(huì)出現(xiàn)貧血、頭暈、記憶力衰退及各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病,甚至導(dǎo)致死亡。因此,探究苦味酸鉀廢水的銷爆、處理方法,對(duì)民爆生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)苦味酸鉀的安全生產(chǎn)及控制硝基酚類廢水排放具有重要意義。

1 焚燒法處理

焚燒法通常采用燃煤鍋爐處理,將含有苦味酸鉀的母液、洗濾后的苦味酸鉀廢水等存入1號(hào)苦味酸鉀廢液儲(chǔ)罐中,將廢液以1∶10的比例稀釋后存入2號(hào)苦味酸鉀廢液儲(chǔ)罐中,將稀釋后的苦味酸鉀廢液分批次適量拌入煤粉中,待煤粉充分吸收,略干燥后,將煤粉投入燃煤鍋爐中進(jìn)行焚燒。具體流程如圖1所示?？辔端徕浄贌耆?其產(chǎn)物為碳氧化物、氮氧化物等,未產(chǎn)生重金屬。金屬鉀普遍存在于自然界中,對(duì)環(huán)境并無(wú)危害。碳氧化物、氮氧化物與煤粉燃燒后的組分基本一致,排放的廢氣經(jīng)脫硫、脫硝系統(tǒng)處理后達(dá)標(biāo)排放。

圖1 燃煤鍋爐焚燒法處理苦味酸鉀廢水流程

隨著環(huán)境指標(biāo)要求的日益提高,部分燃煤鍋爐企業(yè)因受脫硫、脫硝等處理系統(tǒng)效果的影響,逐步淘汰燃煤鍋爐,改用清潔型的燃?xì)忮仩t、生物質(zhì)鍋爐等。使用燃?xì)忮仩t處理苦味酸鉀廢水的流程為:將苦味酸鉀廢水以1∶10的比例稀釋后,儲(chǔ)存于收集槽中,將被稀釋后的苦味酸鉀溶液以霧狀形式噴灑在燃?xì)忮仩t點(diǎn)火系統(tǒng)處,天然氣燃燒的理論溫度達(dá)到2 300℃,實(shí)際燃燒過(guò)程中外焰溫度約有1 000℃,內(nèi)焰約有800℃,稀釋后的溶液遇高溫迅速蒸發(fā)形成氣體。具體流程如圖2所示。

圖2 燃?xì)忮仩t焚燒法處理苦味酸鉀廢水流程

2 蒸發(fā)法處理

苦味酸鉀與苦味酸鈉在水中的溶解度不同,兩者相比,苦味酸鈉的結(jié)晶更細(xì)。在苦味酸鉀母液中加入10%～15%的氫氧化鈉水溶液,靜置一段時(shí)間后,苦味酸鉀溶液轉(zhuǎn)化為苦味酸鈉溶液。將苦味酸鈉水溶液通入廢液收集槽中,廢液收集槽內(nèi)置有熱水循環(huán)管道,苦味酸鈉水溶液中的水分逐漸蒸發(fā),附著于熱水循環(huán)管道內(nèi)壁的苦味酸鈉仍具有爆炸危險(xiǎn)性,需將苦味酸鈉及時(shí)收集起來(lái)進(jìn)行銷毀處理。該種處理方法需注意:苦味酸鈉應(yīng)在潮濕狀態(tài)下進(jìn)行收集,避免因干燥增加安全風(fēng)險(xiǎn)。蒸發(fā)法處理宜采用水浴循環(huán)加熱,控制水浴溫度為小于或等于60℃為宜。該加熱法相較于蒸汽管道加熱,安全性相對(duì)較高,但是,苦味酸鈉水溶液中的水分蒸發(fā)相對(duì)較慢,處理周期較長(zhǎng)。收集后的苦味酸鈉固體通過(guò)燒毀法進(jìn)行銷毀。蒸發(fā)法處理流程如圖3所示。

圖3 蒸發(fā)法處理苦味酸鉀廢水流程

3 回收處理法

苦味酸鉀是以苦味酸(2,4,6-三硝基苯酚)和碳酸鉀為原材料化合而成,通常為針狀、短柱狀亮黃色結(jié)晶,可通過(guò)添加晶型控制劑控制結(jié)晶形狀。反應(yīng)方程式為:

苦味酸鉀抽濾、洗滌后的母液全部進(jìn)入母液收集槽中,在后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中,將收集的母液通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入化合罐內(nèi),先注入去離子水,后通入蒸汽,加入稱量完畢的苦味酸,制備苦味酸溶液,配置碳酸鉀溶液,計(jì)量后進(jìn)行化合。因溶液中含有苦味酸鉀細(xì)小結(jié)晶,結(jié)晶迅速成長(zhǎng),采用回收母液的方法制備的苦味酸鉀得率可提高至95%及以上,晶型控制良好,制得的苦味酸鉀藥劑如圖4所示。采用回收利用法處理苦味酸鉀母液安全、經(jīng)濟(jì)、可靠。

圖4 回收苦味酸鉀母液制得的苦味酸鉀藥劑

4 回收處理法制得的藥劑性能試驗(yàn)

將高氯酸鉀與硫化銻分別球磨后,過(guò)120目篩,以高氯酸鉀∶硫化銻=3.9∶1.1的質(zhì)量比進(jìn)行投料,一次投料量5 kg,混制30 min后出料,將二元物過(guò)篩、裝盒備用。利用苦味酸鉀母液回收法制得苦味酸鉀,將其與二元物以1∶1.3的質(zhì)量比混合,加入聚乙烯醇膠液,經(jīng)手工預(yù)混及混藥機(jī)混合后,采用直徑為0.035 mm的鎳鉻合金絲用于電引火元件制造及試驗(yàn)。

為保證電引火元件相關(guān)性能試驗(yàn)不受橋絲斷路、短路等因素影響,選用電引火元件樣本195發(fā),進(jìn)行外觀檢驗(yàn)及電阻測(cè)試,橋絲電阻范圍介于3.4～4.3Ω,平均阻值為3.8Ω,外觀檢驗(yàn)及電阻值全部合格。

從195發(fā)電引火元件中選取60發(fā)樣本進(jìn)行百毫秒發(fā)火電流測(cè)試,具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

從195發(fā)電引火元件中選取68發(fā)樣本進(jìn)行最小發(fā)火電流測(cè)試,具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

從195發(fā)電引火元件中選取67發(fā)樣本進(jìn)行發(fā)火沖能測(cè)試,具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表1 電引火元件百毫秒發(fā)火電流測(cè)試結(jié)果

表2 電引火元件最小發(fā)火電流測(cè)試結(jié)果

表3 電引火元件發(fā)火沖能測(cè)試結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可知,最小發(fā)火電流測(cè)試結(jié)果為0.394 A,發(fā)火沖能為5.855 A2·ms,符合GB 8031—2015《工業(yè)電雷管》中普通電雷管、煤礦許用電雷管Ⅰ型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)論

綜合對(duì)比焚燒法、蒸發(fā)法及回收法3種苦味酸鉀廢水處理方法,經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證,得出如下結(jié)論:

1)燃煤鍋爐焚燒法安全性優(yōu)于燃?xì)忮仩t焚燒法,可靠性更優(yōu),但隨著各地燃煤鍋爐的逐步淘汰,該方法也逐步被取代。

2)蒸發(fā)法與焚燒法、回收法相比,需要及時(shí)對(duì)沉淀物進(jìn)行處理,防止蒸發(fā)結(jié)垢黏附于管道表面,水浴管道蒸發(fā)應(yīng)控制水浴溫度為60℃左右為宜,蒸發(fā)周期相對(duì)較長(zhǎng)。

3)回收法從經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性及處理周期方面,較蒸發(fā)法、焚燒法均具有顯著優(yōu)勢(shì),根據(jù)百毫秒發(fā)火電流、最小發(fā)火電流、發(fā)火沖能測(cè)試結(jié)果,結(jié)合公司實(shí)際應(yīng)用情況,性能優(yōu)良,適合在苦味酸鉀、苦味酸鉀系電引火藥生產(chǎn)廠家推廣應(yīng)用。