CN1264616C - 废弃化学武器中固体残渣的中和处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种废弃化学武器中的固体残渣的中和处理方法，是在中和处理残留于化学弹(1)的弹壳(1a)中的固体残渣的方法，首先用有机溶剂S，洗涤、溶解处理上述固体残渣，然后用碱性溶液A和氧化剂O，中和处理由上述洗涤、溶解处理中产生的固体残渣溶解液。利用上述的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法，通过完全、可靠且迅速地溶解在化学武器中残留的固体残渣(残余物)，大大地促进水解反应，从而能够在整体上短时间内、有效地进行对化学武器的无害化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种，中和处理附着残留于废弃化学武器弹壳中的固体残渣，而使其成为无害物质的方法。
背景技术
人们已知使用以芥子气、路易氏毒气等作为代表的剧毒化学物质的化学武器(化学弹)，最近澄清一个事实，那就是，在特定地区的地下或湖底或海底，埋着相当多的未得到处理而直接被遗弃的这种化学武器，并且它作为对人体和生命带来威胁的重大社会问题，引起了社会广泛的关注，人们希望早日完成对其的安全处理而使其对人类无害。
以往，通常用下面的方法处理化学弹。
(1)首先固定从地下回收的化学弹，利用拆卸机，在上述弹壳中开孔，然后在孔中插入喷嘴，由该喷嘴在常温下循环碱液(NaOH溶液)，而洗净液状化学物质的同时进行水解。
(2)接着，用机械方法切断炸药部，分离炸药部和弹壳，而对炸药部另行爆破处理。
(3)接着，将残留在弹壳中的固体残渣(下面成为残余物)再次安置在拆卸机中，并循环高温碱性溶液(NaOH溶液)。通过循环洗净，不再有化学物质时，水解处理固体残渣。
(4)接着，将循环液抽至反应槽，在水解处理液中加入氧化剂，在高温下反应，氧化处理由化学试剂的分解过程中产生的中间产物，使其变成稳定的盐。
但是，经过长时间的遗弃，残留在弹壳内的残余物化学物质变性，成为高分子状，其结果，在表面形成了难溶性的膜，所以存在用高温强碱溶液也不能完全溶解，从而不能促进水解反应的问题。另外，为了解决上述问题，考虑事先微细地切断膜及残余物主体，但存在要求切断操作精密，同时给工序带来了麻烦，从而整个处理时间变长，效率低的缺点。
发明内容
本发明是为了消除以往的问题和缺点，其目的在于提供一种，通过完全、可靠、迅速地溶解在化学武器中残留的固体残渣(残余物)，并促进水解反应，从而能够整体上短时间内、有效地进行对化学武器的无害化处理的优良的固体残渣的中和处理方法。
为了解决上述课题，本发明之1的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法是，中和处理残留于废弃化学武器弹壳中的固体残渣，从而使其成为无害物质的方法，特征在于，首先，用有机溶剂将上述固体残渣洗涤、溶解处理，然后，用碱性溶液和氧化剂中和处理由上述洗涤、溶解处理中产生的固体残渣溶解液
本发明之2是，在中和处理上述固体残渣溶解液时，用碱性溶液进行水解处理之后用氧化剂进行氧化处理的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法。
本发明之3是，在中和处理上述固体残渣的溶解液时，同时进行利用碱性溶液的水解处理和利用氧化剂的氧化处理的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法。
本发明之4的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法是，中和处理残留于废弃化学武器弹壳中的固体残渣，从而使其变成无害物质的方法，特征在于，首先用有机溶剂和碱性溶液的混合溶液进行洗涤、溶解处理，然后用碱性溶液和氧化剂中和处理由上述洗涤、溶解处理中生成的固体残渣溶解液。
本发明之5是，中和处理残留于废弃化学武器弹壳中的固体残渣，从而使其成为无害物质的方法，特征在于，首先用有机溶剂对上述固体残渣进行第1次洗涤、溶解处理，然后用有机溶剂和碱性液的混合溶液对残存的固体残渣进行第2次洗涤、溶解处理的同时进行第1次水解处理，接着用碱性液和氧化剂中和处理由上述洗涤、溶解处理及由第1次水解处理中生成的固体残渣溶解液。
本发明之6是，在本发明之5所述的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法中，中和处理上述固体残渣的溶解液时，在固体残渣的溶解液中加入碱性溶液。
本发明之7是，在本发明之1至6的任意一种所述的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法中，上述洗涤、溶解处理中使用的有机溶剂是选自甲基异丁基甲酮、N，N-二甲基甲酰胺及二甲亚砜。
本发明之8是，在本发明之1至6的任意一种所述的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法中，碱性溶液为NaOH溶液或KOH溶液。
本发明之9是，在本发明之1至6的任意一种所述的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法中，氧化剂为H2O2。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺流程图。
图2为本发明实施例2的工艺流程图。
图中，1-化学弹，1a-弹壳，2-拆卸室，3-反应槽，4-处理残液储槽，5-泵，6-叶轮，7-热交换器，8-泵，S-有机溶剂，A-碱性溶液，O-氧化剂，W-废液，G-排气管道，D-冷凝器，V-排气口，R-冷却水，J-蒸汽，L1-溶剂供应管道，L2-溶剂循环管道，L3-残余物溶解液排出管道，L4-循环量调整管道，L5-处理残液排出管道，L6-混合液循环管道。
具体实施方式
下面，详细说明本发明的作用及实施例。
本发明者等以寻找比以往的碱性溶液更具有优越的残余物溶解性能的有效的洗涤液和溶解液为目的，以实际的残余物作为样品，用各种各样的洗涤液和溶解液作为对象进行了溶解实验。其结果发现，有机溶剂能够完全溶解残余物及形成于残余物表面的上述的已变性的高分子状膜。
因此，在残余物物性的测定信息基础上，预先判断，有机溶剂中的极性在水溶性和油溶性之间的酮类或酰胺类等是否特别有效，作为其代表物用甲基异丁基甲酮(MIBK＝异丙基丙酮)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)及二甲亚砜(DMSO)，对各种残余物进行了溶解实验。并且判定，在使用上述3种有机溶剂对即使在NaOH溶液中进行水解还有残留物的难溶性样品处理的实验中，样品很好地分散在溶剂中，能够得到下述的高溶解度。
(水解处理后的难溶性残余物样品的溶解度)
MIBK：5.8g/mL
DMF：4.3g/mL
DMSO：3.6g/mL
另外，从上述结果中预测实际的中和处理过程，使用上述有机溶剂、NaOH溶液和氧化剂，进行溶解、水解及氧化处理的组合实验，得到了下述结果。
(1)能够用上述有机溶剂有效地进行固体残渣的洗涤和溶解。
(2)适当地组合利用上述有机溶剂的洗涤和溶解过程、碱性溶液的水解处理过程和利用氧化剂的氧化处理过程，能够较容易在短时间内中和处理固体残渣。
(实施例1)
图1为表示本发明实施例1的工艺流程图。图1中，1为化学弹，2为为了拆卸处理化学弹1而装配在拆卸室的拆卸机，3为用于水解和氧化处理溶解析出残余物(固体残渣)后的溶解液的反应槽，4为用于储存经过上述处理后的液体的处理液储槽。
首先，固定化学弹1，利用拆卸机在其弹壳1a上开孔，然后在其中插入喷嘴，用机械方法切断炸药部，分离炸药部和弹壳之后，经过该喷嘴，向溶剂供给管道L1，供给上述MIBK等有机溶剂S，利用泵5，使它们循环通过溶剂循环管道L2，从而洗涤和溶解残留在弹壳中的残余物。利用上述有机溶剂S的洗涤和溶解是在常温下进行。当完全溶解和去除残余物时，停止有机溶剂S的供给和循环，通过残余物溶解液排出管道L3，抽出循环液即残余物溶解液，并供给反应槽3。另外，管路L4为用于调整有机溶剂S循环量的循环量调节管道，并利用同一条管道向反应槽3供给剩余量。
接着，在反应槽3中，利用叶轮6，边搅拌上述反应液，边同时加入NaOH或KOH等碱性溶液A和过氧化氢(H2O2)等氧化剂，同时进行水解过程和氧化过程。另外，向热交换器输送高温蒸汽J，将溶解液的温度维持在110～115℃的沸腾温度。
这样，结束水解处理和氧化处理即中和处理之后，向热交换器输送冷却水R，将反应液的温度冷却至常温，然后通过处理残液排出管道L5，作为处理残液，流进处理残液储槽4。当储藏在处理残液储槽4中的处理残液达到一定量时，对其中的成分(砷等)进行更稳定的处理等，使其变得无害，然后作为废液W，封入柱状罐而回收。
另外，从反应槽3生成的排出气体通过排气管道G，并通过冷凝器D，作为排气口V，另行无害化处理。
根据本实施例，因为用MIBK等有机溶剂洗涤和溶解处理残余物，所以，即使是用NaOH溶液难以溶解的难溶性残余物，也能够可靠、短时间内被溶解和去除。另外，在反应槽中，水解和氧化处理残余物溶解液时，因为同时加入碱性溶液和氧化剂进行处理，所以能够同时平行进行水解反应和氧化反应，能够在短时间内有效地促进中和反应。并且，通过用110～115℃的沸腾温度处理，能够进一步促进上述反应(水解反应速度与90℃以下的低温时相比较为6倍以上)。因为能够循环再利用有机溶剂，可以认为是非常经济的过程。
另外，在本实施例中是同时进行水解过程和氧化过程，但并不限于此，也可以象过去那样，先进行水解分解处理之后进行氧化处理。另外，也并非完全不能在沸腾温度以下的小于110℃～90℃下实施。
(实施例2)
下面说明本发明的另一种过程实施例。图2为表示本发明实施例2的工艺流程图。在本实施例中，对与上述实施例1重复的部分省略说明，而重点说明不同的部分。
首先，与实施例1相同地，通过在化学弹1的弹壳1a开孔后插入的喷嘴向溶剂供给管道L1供给上述MIBK等有机溶剂S等，并利用泵5，使它们循环通过溶剂循环管道L2，从而洗涤和溶解处理(第1次洗涤和处理)残留在弹壳中的残余物。
然后，通过第1次洗涤和溶解，溶解、去除一定量残余物后，停止有机溶剂S的供给和循环，并通过残余物溶解液排出管道L3，抽出循环液即残余物溶解液，并供给反应槽3。
另外，在反应槽3中，利用叶轮6，边搅拌上述残余液，便加入NaOH或KOH等碱性溶液A。
接着，利用泵8，吸出槽内的溶液即含有有机溶剂及碱性溶液的混合液，并通过混合液循环管道L6，循环上述混合液，洗涤、溶解处理(第2次洗涤、溶解处理)弹壳中残留的剩余的残余物，从而将其完全溶解、去除的同时进行部分水解处理(第1次水解处理)。
结束上述处理之后，在槽内的残余物溶解液中加入氧化剂O，根据需要还可补加碱性溶液A，在110～115℃沸腾温度下，进行第2次水解处理和氧化处理，完成中和反应。
根据本实施例，因为进行2次洗涤、溶解处理，即分为利用MIBK等有机溶剂的第1次洗涤、溶解处理和利用含有上述有机溶剂和碱性溶液混合液的第2次洗涤、溶解处理，所以，特别是即使以残留着大量残余物的化学弹作为处理对象时或残余物上形成强固附着的厚难溶性膜时都能够可靠、短时间内溶解、去除。另外，因为通过含有上述有机溶剂和碱性溶液混合液处理，残余物溶解的同时也进行了大量的水解反应，所以，减轻了第2次水解处理的负担，从而整个过程的效率大大提高。用于第1次洗涤、溶解处理的有机溶剂和用于第2次洗涤、溶解处理及水解处理的上述混合液均可循环再利用，所以可以说是非常经济的过程。
另外，本实施例中，在第2次洗涤、溶解处理及水解处理中，使用了含有有机溶剂和碱性溶液的混合液，但也可以使用在上述混合液中加入氧化剂的混合液，并由此，可同时进行部分的氧化反应。另外，混合液中的碱性溶液是加入到反应槽内的碱性溶液的循环液，但也可以预先混合新鲜的有机溶剂和碱性溶液，且不经过反应槽而直接循环使用。
如上所述，根据本发明，提供了一种优秀的固体残渣的中和处理方法，通过完全、可靠且迅速地溶解在化学武器中残留的固体残渣(残余物)，大大地促进水解反应，能够在整体上短时间内、有效地进行对化学武器的无害化处理，这种固体残渣的中和处理方法将对该领域作出极其有益的技术贡献。
Claims (8)
1、一种废弃化学武器中的固体残渣的中和处理方法，是中和处理残留于废弃化学武器弹壳中的固体残渣，而使其变为无害物质的方法，其特征在于，首先，用有机溶剂将上述固体残渣洗涤、溶解处理，然后，将由上述洗涤、溶解处理中产生的固体残渣的溶解液，用碱性溶液和氧化剂中和处理，其中
在上述洗涤、溶解处理中使用的有机溶剂选自甲基异丁基甲酮、N，N-二甲基甲酰胺及二甲亚砜，并且
上述洗涤、溶解处理是在110～115℃的沸腾温度下进行的。
2、根据权利要求1所述的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法，其特征在于，中和处理上述固体残渣的溶解液时，利用碱性溶液进行水解处理后利用氧化剂进行氧化处理。
3、根据权利要求1所述的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法，其特征在于，中和处理上述固体残渣的溶解液时，同时进行利用碱性溶液的水解处理和利用氧化剂的氧化处理。
4、一种废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法，是中和处理残留于废弃化学武器弹壳中的固体残渣，而使其变成为无害物质的方法，其特征在于，首先用有机溶剂和碱性溶液的混合溶液进行洗涤、溶解处理，然后用碱性溶液和氧化剂中和处理由上述洗涤、溶解处理中生成的固体残渣溶解液，其中
在上述洗涤、溶解处理中使用的有机溶剂选自甲基异丁基甲酮、N，N-二甲基甲酰胺及二甲亚砜，并且
上述洗涤、溶解处理是在110～115℃的沸腾温度下进行的。
5、一种废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法，是中和处理残留于废弃化学武器弹壳中的固体残渣，而使其变成为无害物质的方法，其特征在于，首先用有机溶剂对上述固体残渣进行第1次洗涤、溶解处理，然后用有机溶剂和碱性液的混合溶液对残存的固体残渣进行第2次洗涤、溶解处理的同时进行第1次水解处理，接着用氧化剂中和处理由上述洗涤、溶解处理及由第1次水解处理中生成的固体残渣的溶解液，其中
在上述洗涤、溶解处理中使用的有机溶剂选自甲基异丁基甲酮、N，N-二甲基甲酰胺及二甲亚砜，并且
上述第二次洗涤、溶解处理是在110～115℃的沸腾温度下进行的。
6、根据权利要求5所述的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法，其特征在于，中和处理上述固体残渣的溶解液时，在固体残渣的溶解液中加入碱性溶液。
7、根据权利要求1至6任意一项中所述的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法，其特征在于，其中碱性溶液为NaOH溶液或KOH溶液。
8、根据权利要求1至6任意一项中所述的废弃化学武器中的固体残渣的中和处理法，其特征在于，其中氧化剂为H2O2。
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