Способ детоксикации фрагментов разрушенных производственных зданий, загрязненных люизитом и продуктами его превращений

Способ детоксикации фрагментов разрушенных производственных зданий, загрязненных люизитом и продуктами его превращений

Реферат

Согласно "Конвенции о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении" от 13 января 1993 г. каждая страна-участница международного договора, в том числе Россия, должна уничтожить все объекты по производству химического оружия и обеспечить санацию промышленных площадок.

Предлагаемое изобретение относится к области уничтожения химического оружия, в частности к детоксикации загрязненных отравляющими веществами (ОВ) строительных элементов цехов производства люизита.

В процессе производства люизита элементы строительных материалов цехов оказались существенно загрязненными люизитом и продуктами его превращения.

В связи с этим разработка способов, обеспечивающих эффективную детоксикацию загрязненных люизитом строительных конструкций цехов, является весьма актуальной проблемой.

Известен способ детоксикации строительных элементов цехов производства люизита методом щелочного гидролиза, заключающийся в обработке этих элементов 20-процентной натровой щелочью (NaOH) при температуре 90-100°С (Программа ТАСИС по подготовке и обеззараживанию бывшего производства ХО и окружающей территории на ОАО Caprolactam, №4, август 2001). При этом происходит полная детоксикация люизита и продуктов его превращения с образованием неорганической соли - арсенита натрия, хорошо растворимого в воде. Для извлечения из строительных элементов (в основном силикатных кирпичей) арсенита натрия, являющегося ядом первого класса опасности, предварительно измельченный кирпич многократно промывается теплой водой. Промывная вода в свою очередь подвергается детоксикации путем осаждения мышьяка в виде труднорастворимой соли. Последняя направляется на захоронение на полигон мышьяксодержащих отходов. В очищенной таким образом воде содержание мышьяка и люизита должно быть ≤ПДК в воде (ПДК_As=0,01 мг/л, а ПДК_{люизита}=0,0002 мг/л). Фрагменты строительных конструкций зданий по этой технологии должны быть отмыты от мышьяка и люизита до уровня ПДК в почве (2 мг/кг). После чего они отправляются в отвал.

Процесс уничтожения зараженных люизитом и продуктами его превращений производственных цехов включает следующие стадии:

1. обработка стен и других частей здания водой с целью уменьшения пылеобразования в процессе разрушения;

2. разрушение строительных конструкций цеха;

3. дробление и сортировка фрагментов строительных материалов;

4. обработка материалов, полученных в п.3 водным раствором натровой щелочи;

5. промывка обработанных щелочью дробленых материалов водой с целью очистки последних от растворимых форм мышьяка (арсенита натрия);

6. обработка промывных вод реагентами для получения труднорастворимых соединений мышьяка;

7. отделение от водной массы осадка и направление его на полигон для захоронения мышьяксодержащих отходов;

8. вода может быть направлена частично на приготовление щелочного раствора;

9. измельченные и дезактивированные фрагменты строительных материалов отправляются в отвал при условии, что содержание в них люизита и мышьяка не превышает норм ПДК в почве. Если содержание мышьяка и люизита превышает значение ПДК, то обработку строительного материала повторяют до достижения этой величины.

Существенными недостатками прототипа являются:

1. Способ детоксикации фрагментов строительных материалов, загрязненных люизитом и продуктами его превращения - протекает в две стадии (стадия обработки строительных фрагментов раствором натровой щелочи и стадия обработки водного раствора арсенита натрия с целью получения труднорастворимого соединения мышьяка). Стадия отмывки кирпича, загрязненного мышьяком до уровня ПДК в почве, является сложной, многостадийной и для сильнозагрязненных фрагментов труднодостижимой.

2. Процесс щелочной обработки реализуется при температуре 90-100°С.

3. Труднорастворимые соединения мышьяка, образующиеся при обработке промывных вод реагентами, подлежат захоронению на специальном полигоне для мышьяксодержащих отходов.

4. Фрагменты строительных конструкций прошедших стадию детоксикации не полежат утилизации и должны быть направлены в отвал согласно классу опасности этих отходов.

5. Относительно высокая стоимость реализации рассматриваемого способа детоксикации старых цехов по производству люизита. Особенно высоки затраты на создание специализированного полигона для захоронения мышьяксодержащих отходов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса детоксикации люизита и его продуктов превращения, а также сокращение материальных затрат на его реализацию.

Поставленная цель достигается тем, что детоксикацию фрагментов строительных материалов в соответствии с предлагаемым изобретением осуществляют в отличие от прототипа следующим образом.

Раздробленный до определенных размеров строительный материал, в основном силикатный кирпич, пропитывается гидроокисью кальция (известковым молоком) или водной вытяжкой из порошкообразного цемента, проявляющих щелочную реакцию рН≥10. При этом люизит и его продукты превращения переходят в нерастворимый арсенит кальция, удерживаемый во фрагментах строительных материалов (кирпича) в местах сосредоточения отравляющих веществ, теряя при этом физиологическую активность. Обработанный таким образом строительный материал (силикатный кирпич) смешивается с обычным строительным цементным раствором, представляющим смесь цемента с песком и водой. Полученную смесь фрагментов строительных материалов с цементным раствором направляют в форму и дают системе превратиться в твердую массу. Полученное изделие используется по назначению.

Таким образом, проведение детоксикации путем обработки фрагментов строительных изделий гидроокисью кальция (известковым молоком) или водной вытяжкой из порошкообразного цемента с рН≥10 с последующим цементированием полученной массы и получением твердых блоков заданной формы являются существенными признаками предлагаемого изобретения, обеспечивающими эффективную детоксикацию и снятие физиологической активности люизита и его продуктов превращения путем перевода их в неорганическую нерастворимую форму - арсенит кальция.

Эти признаки неизвестны в открытых источниках научно-технической информации и являются новыми.

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом.

Часть здания цеха по производству люизита перед разрушением с помощью распылителя (душевой) установки умеренно орошается насыщенным раствором гидроксида кальция или водной вытяжкой из цементного порошка. Растворы имеют рН≥10. Эта мера имеет двойное назначение: 1 - для уменьшения пылеобразования в процессе разрушения конструкций и 2 - для детоксикации наружных слоев здания, с наибольшей вероятностью загрязненных люизитом и продуктами его превращения. Далее осуществляется механическое разрушение обработанной указанным способом части здания, дробление фрагментов строительных материалов до фракции ≤20 мм при одновременном умеренном орошении тем же раствором. Затем размолотый строительный материал смешивается с цементным раствором. Смесь состоит из следующих частей по объему: 1 часть строительного материала, 3-6 частей песка, 1 часть цемента и вода в количестве, достаточном для создания кашицеобразной массы. Полученную хорошо перемешанную смесь вносят в форму и выдерживают до образования устойчивой твердой массы. Масса по своим токсикологическим характеристикам относится к 5-му классу опасности и может быть в виде изделий (например, блоков, плит) использоваться по целевому назначению.

Изделия контролируются на содержание люизита по методике [1] и на содержание водорастворимых соединений мышьяка по методике [2].

Ниже приведены примеры конкретного осуществления предлагаемого изобретения.

Пример 1.

Берут 3 кг усредненной пробы фрагментов кирпичной стены одного из корпусов по производству люизита. По результатам анализов (проведенных в аккредитованном лабораторном центре НИИХимии) содержание люизита в нем не обнаружено, содержание оксида люизита составляет 230 мг/кг и содержание мышьяка общего 10000 мг/кг. Оксид люизита хотя и является нелетучим соединением, однако обладает физиологической активностью кожно-нарывного действия подобно люизиту.

Предварительно фрагменты кирпичной кладки пропитывают насыщенным раствором гидроксида кальция (известковым молоком). Высушивают в течение суток на воздухе, затем пропитывают известковым раствором вторично и проводят мокрый размол до частиц размером ≤20 мм. Далее 1 часть (по массе) размолотого кирпича смешивают с 3 частями песка и 1 частью цемента. Смесь разводят водой до кашицеобразного состояния, хорошо перемешивают и оставляют смесь до полного затвердевания на воздухе (полное схватывание цемента составляет 28 суток). По окончании процесса созревания смеси часть цементного блока используют для приготовления водной вытяжки и анализируют ее на содержание мышьяка и оксида люизита.

В аналогичных условиях готовится водная вытяжка из исходного кирпича, взятого на приготовление цементного блока.

Результаты приведены в табл.1.

Таблица 1
Содержание соединений мышьяка в кирпиче (проба №1), обработанном известковым молоком, и цементном блоке.
Наименование показателя (проба №1)	Содержание, мг/кг
Кирпич	Цементный блок	Водная вытяжка
из кирпича	из цементного блока
Оксид люизита	230	0,05	0,070	<0,0001
Мышьяк общий	10000	2050	1300	<0,01

Пример 2.

3 кг усредненной пробы кирпича, взятой из фрагментов кирпичной кладки одного из корпусов, поливают из распылителя водной вытяжкой из цементного порошка. Высушивают пробу кирпича и вновь поливают до полной пропитки. Размалывают до кусков размером не более 10-20 мм, загружают в смеситель, добавляют 3 части по массе речного песка, 1 часть цемента и воду, перемешивают, помещают смесь в форму и дают образцу созреть. Исходный кирпич, цементный блок и водную вытяжку из них анализируют на содержание мышьяка общего и оксида люизита. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2
Содержание соединений мышьяка в кирпиче (проба №2), обработанном водной вытяжкой из цементного порошка, и в цементном блоке.
Наименование показателя (проба №2)	Содержание, мг/кг
Кирпич	Цементный блок	Водная вытяжка
из кирпича	из цементного блока
Оксид люизита	140	<0,05	0,060	<0,0001
Мышьяк	6800	1250	1200	<0,01

Пример 3.

Кирпич, содержащий 8,4 мг/кг оксида люизита и 1320 мг/кг мышьяка общего, искусственно загрязнили люизитом. Для этого в кирпич массой 3 кг внесли 4,8 мг люизита. Далее кирпич обрабатывали, как в примерах 1, 2. Результаты анализа приведены в таблице 3.

Таблица 3
Содержание соединений мышьяка в кирпиче с добавленным в него люизитом (проба №3), обработанном, как в примерах 1 и 2, и в цементном блоке.
Наименование показателя (проба №3)	Содержание, мг/кг
Кирпич	Цементный блок	Водная вытяжка
из кирпича	из цементного блока
Люизит	1,6	<0,05	0,004	<0,0001
Оксид люизита	8,4	<0,05	0,05	<0,0001
Мышьяк общий	1320	330	64	<0,01

Расчетным методом и испытанием получаемых цементных блоков, включающих детоксицированные фрагменты строительных материалов (силикатного кирпича), ранее загрязненных люизитом, с использованием живых организмов, установили класс токсической опасности. Класс опасности водной вытяжки из цементных блоков отвечает пятому классу.

Из примеров 1-3 следует вывод, что предлагаемый способ детоксикации строительных материалов, зараженных люизитом, заключающийся в обработке указанных материалов (силикатного кирпича) водной вытяжкой из цементного порошка или известковым молоком с рН≥10 с последующим цементированием фрагментов строительных материалов, позволяет получать нетоксичные или практически малотоксичные цементные блоки, характеризующиеся пятым классом токсической опасности. В водных вытяжках из цементных блоков концентрация мышьяксодержащих компонентов ниже ПДК, допустимой для воды.

Источники информации

1. Рекомендация Р2/6-99 "Методика выполнения измерения массовой концентрации люизита в пробах бетонных покрытий газохроматографическим методом". М., 1999.

2. А.А.Немодрук. Аналитическая химия мышьяка. М., 1976, стр.59.

Способ детоксикции фрагментов строительных материалов цехов, загрязненных люизитом и продуктами его превращения, заключающийся в дроблении строительных материалов и их обработке реагентами, отличающийся тем, что перед разрушением часть здания с помощью распылителя умеренно орошается насыщенным раствором гидроксида кальция или водной вытяжкой из цементного порошка с рН≥10, обеспечивающим перевод люизита и его продуктов превращения в физиологически неактивную, нерастворимую и нелетучую форму, не опасную для окружающей природной среды, при этом дробление строительных материалов осуществляют до фракции ≤20 мм при одновременном умеренном орошении тем же раствором, которые в дальнейшем смешивают с цементным раствором в соотношении 1 часть строительного материала, 3-6 частей песка, 1 часть цемента и вода в количестве, достаточном для создания кашицеобразной массы, и полученную хорошо перемешанную смесь вносят в форму и выдерживают до образования устойчивой твердой массы, пригодной для получения изделий, используемых по назначению.