含铅的含能材料的安全处置和资源化利用方法及系统技术方案

本发明专利技术属于含能材料的处理技术领域，具体涉及一种含铅的含能材料的安全处置及资源化利用方法，还涉及该方法专用的系统。含铅的含能材料的安全处置和资源化利用方法，包括下述的步骤：（1）反应物料准备；（2）加料；（3）去能水解和除铅反应；（4）制肥；上述的系统包括反应装置、制肥装置，利用该系统完成去能反应和除铅反应，消除由于反应后溶液中含铅量高所带来的危害问题；在制肥过程中，补充上腐熟后的微生物，利用微生物菌种分解不溶性磷等，增强其分解各种作物所需的元素，促进作物对各种元素的吸收和利用，增强土壤的肥效。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于含能材料的处理
，具体涉及一种含铅的含能材料的安全处置及资源化利用方法，还涉及该方法专用的系统。含铅的含能材料的安全处置和资源化利用方法，包括下述的步骤：（1）反应物料准备；（2）加料；（3）去能水解和除铅反应；（4）制肥；上述的系统包括反应装置、制肥装置，利用该系统完成去能反应和除铅反应，消除由于反应后溶液中含铅量高所带来的危害问题；在制肥过程中，补充上腐熟后的微生物，利用微生物菌种分解不溶性磷等，增强其分解各种作物所需的元素，促进作物对各种元素的吸收和利用，增强土壤的肥效。【专利说明】含铅的含能材料的安全处置和资源化利用方法及系统
本专利技术属于含能材料的处理
，具体涉及一种含铅的含能材料的安全处置及资源化利用方法，还涉及该方法专用的系统。
技术介绍
弹药中使用的含能材料主要有发射药、推进剂和炸药等种类，发射药主要由能量成分和一些添加物如增塑剂、稳定剂等组成；推进剂除含有能量成分、增塑剂、稳定剂等外，还含有冲击改性剂，冲击改性剂中含有大量的铅。绝大多数的发射药、推进剂和炸药常用于军事领域，以完成抛射、推进及爆炸等作战目的，是人身防卫、陆海空和航空宇航等武器的能源。发射药、推进剂和炸药都具有一定的使用寿命，到了寿命的发射药、推进剂和炸药，其不稳定性和不安全性会急剧增加，成为废弃的发射药、推进剂和炸药。同时，由于大部分的发射药、推进剂和炸药都是有毒的，所以废弃的发射药、推进剂和炸药也是对环境危害较大的污染源，与生活和工业垃圾相比，尽管废弃的发射药、推进剂和炸药数量相对较少，但由于它的燃烧、爆炸及毒性特征，加之其储存、销毁过程中极易自燃或自爆，仍然对社会、环境构成了较大的威胁，在制造恐怖气氛的同时并具有很大的潜在危险，成为一种世界性公害，因此，合理处理废弃的发射药、推进剂和炸药已成为世界各军事大国亟需解决的难题。过期发射药、推进剂和炸药处理方法分为以下几种: 1.传统的处理方法 露天焚烧方法，将废弃的发射药、推进剂和炸药运至远离城市的场地焚烧，该方法的缺点是，无法控制对环境的污染程度，废弃的发射药、推进剂和炸药焚烧后，会生成大量的高浓度致癌物质，并生成较多的氮的氧化物；在焚烧时，还有可能生成如钡、硒等卤化物与氧化物以及其它的固态燃烧产物，它们会随空气或水土流失侵害人类和环境；掩埋法，将发射药、推进剂和炸药加工成浆状注入深井，该方法的缺点是会对土壤产生污染；生物降解法，将废弃发射药、推进剂和炸药作为细菌的食物，在一定的温度和PH下，用细菌降解过期发射药与炸药，缺点是该方法的效率不高； 2.焚烧炉焚烧 该方法与露天焚烧的区别是，此方法是将发射药、推进剂和炸药投入焚烧炉中销毁，该方法的缺点是，资金耗费较大，设备维修以及燃料消耗都需要一定的经费； 3.将过期发射药、推进剂和炸药转变为非含能物质 例如加碱水解法、熔融盐破坏法、超临界水氧化法；加碱水解法其原理是通过发射药、推进剂和炸药与碱发生水解反应，生产有机盐和无机盐；熔融盐破坏法的原理是，熔融盐是碱或碱土金属的碳酸盐和卤化物，它们是热传递物质和反应介质，对氧化反应起催化作用，并通过形成稳定的盐中和酸性气体，该方法的虽然能有效安全的销毁爆炸废弃物，但是其处理效率低，而且还存在一定的安全隐患； 超临界水氧化法用于破坏过期与报废发射药、推进剂和炸药，反应在超临界水氧化反应器中进行，以达到破坏过期与报废发射药、推进剂和炸药的目的，该方法的缺点是，工艺复杂，设备投资大，且处理废弃炸药的量有限，也不能充分利用其能量； 4.废弃发射药、推进剂和炸药的钝感化 将废弃的发射药、推进剂和炸药与稀释剂或填料混合可以降低其能量或燃速，之后再进行相关储存和处理。发射药、推进剂和炸药的特征之一是自身发生化学反应并释放出能量，因此处理废弃发射药、推进剂和炸药的最好方法是将其变废为宝，为人类所利用。过期发射药、推进剂和炸药常见的再利用方法是: (O作锅炉的辅助燃料:将过期发射药、推进剂和炸药用溶液溶解之后送入锅炉，或与燃料油混合后再喷入锅炉； (2)作为民用炸药:废弃发射药、推进剂和炸药的直接利用，如黄色的炸药梯恩梯从弹中取出后，经过净化成片，直接引入到工业粉状炸药中，一些较为敏感的发射药、推进剂和炸药，例如黑索今(RDX)，则要作钝感处理之后再利用；制作的特种混合物炸药，将这些发射药、推进剂和炸药用于金属加工和作其它用途，例如:金属爆炸复合、爆炸切割、爆炸成型、爆炸强化和爆炸硬化、爆炸铆接和焊接、爆炸消除应力，以及爆炸粉末压实等，该类炸药的售价较高，但是消耗量较小，它不是大规模处理过期与报废发射药、推进剂和炸药的有效途径。以上方法中，将发射药、推进剂和炸药转变为非含能物质的方法，如果进一步对非含能物质进行利用，变废为宝，不仅能消除过期与报废发射药、推进剂和炸药给人类和环境带来的潜在危害，而且也可以使其再利用，为人类造福。因此，针对这一目的，需要作进一步研究。 将发射药、推进剂和炸药制备为肥料，可以有效的解决上述的技术问题，但是由推进剂制备得到的肥料中，含有大量的铅元素，而铅对人体的危害非常大，铅通过肥料转移到作物中，而人体通过食用各种高铅含量的作物，影响人体健康。铅对人体的危害主要表现在:铅及其化合物可经消化道、呼吸道进入人体，烷基铅还能通过皮肤吸收，铅在体内半衰期长对许多个器官系统和生理作用均产生危害。神经系统是铅中毒作用的靶组织，铅具有神经行为毒性，入侵体内的铅随着血流如脑组织，损伤小脑和大脑皮质细胞，干扰代谢活动，造成贫血和脑水肿。贫血是铅中毒的早期症状之一，铅可抵制血红素合成过程中许多酶的活性，铅中毒导致血管痉挛、腹绞痛，视网膜小动脉痉挛和高血压可能都是小动脉痉挛引起，时常导致细小动脉硬化。铅的肾损害常表现为间质性肾炎或萎缩性肾炎等病变，肾小管重吸收功能下降是早期的症状，铅接触还可能影响生殖功能，接触铅的女工不孕症，流产及死胎多有发生，铅中毒可通过胎盘转移至胎儿。经口铅中毒者肝脏为主要受损器官之一，可引起肝肿大，呈现黄疸，甚至肝硬变或肝坏死，肝损害也可能是肝内小动脉痉挛引起局部缺血所致，铅引起小动脉痉挛是由于卟啉代谢障碍，抑制含巯基酶、干扰植物神经。铅对儿童危害的最主要方面是对儿童脑发育的影响，国内外的研究都已经发现，在环境铅污染越严重的地方，儿童智力低下的发病率越高，儿童的血铅水平每上升100 μ g/L,其智商要下降6~8分，研究还发现，儿童血铅过高还和小儿多动症，注意力不集中，学习困难，攻击性行为、以及成年后的犯罪行为有密切关系，儿童的体格生长也受到铅的影响，据国内外的研究报道，高血铅的儿童,其身材矮小的可能性增大,高血铅儿童的身材往往低于正常的儿童，此外，严重的儿童铅中毒还导致贫血等。弹药特别是推进剂中含有大量的铅，目前对于铅的去除方法主要集中在以下几种上:沉淀法、凝聚法、吸附法，离子交换法，近年来，有关于采用磁黄铁矿吸附的方法，效果良好，但存在一个不足，天然硫铁矿中磁黄铁矿和黄铁矿的分离过程较繁琐，工作量大，限制了实际应用，但是鲜见有将以上的方法应用于推进剂去能制肥中铅去除中。因此，需要针对上述的过程设计一种铅的去除方法，减轻铅对人体的危害。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
含铅的含能材料的安全处置和资源化利用方法，包括下述的步骤：（1）反应物料准备：包括含铅的含能材料、转化剂、水解液、硫化物的准备；准备含铅的含能材料：将含铅的含能材料粉碎至其细度为20～80目；配制水解液：配制水解液，所述的水解液为碱液，碱液包括KOH、NaOH、NH3·H2O中的任一种；碱液的浓度为5～30%，配制碱液时，边配制边搅拌，控制搅拌速度为20～150rpm；配制硫化物：硫化物为硫化钾、亚硫酸钠、硫化钠的任一种，使硫化物的浓度为0.5～2.0mmol/L；?准备转化剂：所述的转化剂为腐殖酸或腐殖酸盐,转化剂的浓度为：10～20%；（2）加料将步骤（1）中准备的含铅的含能材料匀速加入到反应罐中；将步骤（1）中配制的水解液转移到反应罐中，保持含能材料的浓度为1～30%；（3）反应反应时，开启温度测试自动控制装置，将温度测试自动控制装置的温度设置在40～150℃的区间，使反应罐中的温度保持在上述的设定温度区间内，当反应罐中的温度低于该区间的下限时，该温度测试自动控制装置启动加热装置升温；当反应罐中的温度高于该区间的上限时，该温度测试自动控制装置启动冷冻机组降温；开启反应罐中的搅拌装置，搅拌速度控制在80～300rpm；开启超声波发生器，调节其功率；具体调节方法是：当反应溶液体积不超过800L时，超声波功率为1000W，当反应溶液体积在800～1600L时，超声波功率为1500W，当反应溶液体积在1600～3200L时，超声波功率为2000W，当反应溶液体积大于3200L时，超声波功率为3000W；超声波的频率为：15～60KHz；启动气体检测装置，监控反应气体中NOX、CO2、CO、N2O的含量；同时监测反应液离子浓度；监测反应气体的压力，使反应压力在0.05～0.15Mpa；当测得NH3?≤40000000ug/m3、CO2≤?0.1%、NOx?≤150ppm、N2O?≤10000ppm、CO?≤150ppm时，停止反应；反应后的物料进行除铅反应，其步骤是：调节pH值到8～10；加入0.5～2mmol/L硫化物；再调节溶液的pH值到7～9；将沉淀物移走，剩余的物料进入制肥步骤；溶液中的铅浓度为0.35～0.5ppm时终止反应；（4）制肥在去能除铅后的溶液中加入步骤（1）中配制的转化剂，开始反应，反应过程中启动搅拌装置，同时监测反应溶液中NO3?、NO2?的离子浓度，根据检测的NO2?的离子浓度加入相应量的氧化剂，所述的氧化剂为H2O2或者是臭氧；在反应中，若加入的氧化剂为H2O2，则将pH值控制在5～7；在溶液中加入：NH4NO3、KCl、(NH4)3PO4、K3PO4、KNO3、K2SO4、NaNO3、K2CO3、(NH4)2SO4、Ca(NO3)2、NH4Cl、水溶性铁盐、水溶性硼盐、水溶性镁盐、水溶性铜盐、水溶性锌盐、水溶性钼盐、水溶性硒盐中的至少一种；以上组分的重量份数如下：NH4NO3??0～5?、KCl?0～5、(NH4)3PO4???0～5、K3PO4??0～5、KNO3??0～5、K2SO4??0～5、NaNO3??0～5、K2CO3??0～5、(NH4)2SO4??0～5、Ca(NO3)2??0～5、NH4Cl?0～5、水溶性铁盐?0～5、水溶性硼盐0～5、水溶性镁盐0～5、水溶性铜盐0～5、水溶性锌盐0～5、水溶性钼盐0～5、水溶性硒盐0～5；在有机物料腐熟剂中加入微生物菌种，腐熟后与上述的溶液相混合，控制搅拌速度为：20～200?rpm；控制反应时间为1～30h。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张余清，王波，刘福军，孙贵之，牛家新，杨金春，刘卫星，田丰，
申请(专利权)人：中国人民解放军济南军区七二四六五部队，
类型：发明
国别省市：