способ обработки токсичных и энергоемких материалов

Формула изобретения

1. Способ обработки состава, содержащего (а) химически токсичный материал и (b) энергоемкий материал, отличающийся тем, что способ включает следующие этапы:

(i) получение водной дисперсии состава;

(ii) добавление к дисперсии инертной абсорбирующей глины; и

(iii) нагрев полученной смеси таким образом, чтобы разложить материал (а) и/или (b) до менее опасной формы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает дополнительный этап, предшествующий этапу (i), на котором состав подвергается химической обработке одним или большим числом реагентов, способных делать материал (а) и/или (b) менее опасным.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что химическая обработка включает гидролиз состава в присутствии основания.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает дополнительный, следующий за этапом (iii), этап сушки смеси водной дисперсии и инертной абсорбирующей глины с получением густого раствора или твердой фазы.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что этап сушки включает штамповку, прессование в пресс-форме, или формование другим способом смеси с получением желаемой формы.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что инертная абсорбирующая глина имеет мелкодисперсную форму типа гранулята или порошка.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что инертная абсорбирующая глина имеет размер частиц 10 мкм или меньше.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что инертная абсорбирующая глина имеет размер частиц 2 мкм или меньше.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе (ii) к водной дисперсии добавляют от 40 до 90% инертной абсорбирующей глины в отношении массы к объему.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что дисперсия, образуемая на этапе (i), находится в виде эмульсии, в которой, по крайней мере, один из опасных материалов (а) и/или (b) находится в жидкой фазе.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что состав нагревается на этапе (i) так, чтобы хотя бы один из опасных материалов (а) и/или (b) был жидким.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что состав на этапе (i) нагревается, по крайней мере, до 80°С.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед или на этапе (i) к составу добавляется вещество, регулирующее рН.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что веществом, регулирующим рН, является основание.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что веществом, регулирующим рН, является гидроксид натрия или калия.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что водная дисперсия, образуемая на этапе (i) содержит от 5 до 20% в отношении массы к объему химически токсичного материала (а), а также от 5 до 15% в отношении массы к объему энергоемкого материала (b).

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что инертная абсорбирующая глина добавляется, когда водная дисперсия на этапе (i) находится при температуре 80°С или выше.

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап нагрева (iii) выполняется при температуре 400°С или выше.

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что после этапа (iii) состав также может нагреваться для проверки.

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает введение реагента, который служит для уменьшения опасного характера одного или большего числа материалов, присутствующих в обрабатываемом составе.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что реагент вводится с инертной абсорбирующей глиной на этапе (ii).

22. Способ по п.20, отличающийся тем, что реагент вводится на этапе (i) или перед ним.

23. Способ по п.20, отличающийся тем, что реагентом является гидроксид кальция или перекись кальция.

24. Способ обработки неиспользованных или израсходованных химических боеприпасов, содержащих (а) химически токсичный материал, и (b) энергоемкий материал, отличающийся тем, что способ включает следующие этапы:

(1) вскрытие боеприпасов;

(2) химическую обработку содержимого одним или большим числом реагентов, способных делать материал (а) и/или (b) менее опасным;

(3) получение водной дисперсии обработанного таким образом содержимого;

(4) добавление к дисперсии инертной абсорбирующей глины; и

(5) нагрев полученной смеси так, чтобы разложить материал (а) и/или (b) до менее опасной формы.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что химическая обработка включает гидролиз состава в присутствии основания.

26. Способ по п.24, отличающийся тем, что включает дополнительный, следующий за этапом (5), этап сушки смеси водной дисперсии и инертной абсорбирующей глины с получением густого раствора или твердой фазы.

27. Способ по п.26, отличающийся тем, что этап сушки включает штамповку, прессование в пресс-форме, или формование другим способом смеси с получением желаемой формы.

28. Способ по п.24, отличающийся тем, что инертная абсорбирующая глина имеет мелкодисперсную форму типа гранулята или порошка.

29. Способ по п.28, отличающийся тем, что инертная абсорбирующая глина имеет размер частиц 10 мкм или меньше.

30. Способ по п.28, отличающийся тем, что инертная абсорбирующая глина имеет размер частиц 2 мкм или меньше.

31. Способ по п.24, отличающийся тем, что на этапе (4) к водной дисперсии добавляют от 40 до 90% инертной абсорбирующей глины в отношении массы к объему.

32. Способ по п.24, отличающийся тем, что дисперсия, образуемая на этапе (3), находится в виде эмульсии, в которой, по крайней мере, один из опасных материалов (а) и/или (b) находится в жидкой фазе.

33. Способ по п.24, отличающийся тем, что состав нагревается на этапе (3) так, чтобы хотя бы один из опасных материалов (а) и/или (b) был жидким.

34. Способ по п.33, отличающийся тем, что состав на этапе (3) нагревается, по крайней мере, до 80°С.

35. Способ по п.24, отличающийся тем, что перед или на этапе (3) к составу добавляется вещество, регулирующее рН.

36. Способ по п.35, отличающийся тем, что веществом, регулирующим рН, является основание.

37. Способ по п.35, отличающийся тем, что веществом, регулирующим рН, является гидроксид натрия или калия.

38. Способ по п.24, отличающийся тем, что водная дисперсия, образуемая на этапе (3), содержит от 5 до 20% в отношении массы к объему химически токсичного материала (а), а также от 5 до 15% в отношении массы к объему энергоемкого материала (b).

39. Способ по п.24, отличающийся тем, что инертная абсорбирующая глина добавляется, когда водная дисперсия на этапе (3) находится при температуре 80°С или выше.

40. Способ по п.24, отличающийся тем, что этап нагрева (5) выполняется при температуре 400°С или выше.

41. Способ по п.24, отличающийся тем, что после этапа (5) состав также может нагреваться для проверки.

42. Способ по п.24, отличающийся тем, что дополнительно включает введение реагента, который служит для уменьшения опасного характера одного или большего числа материалов, присутствующих в обрабатываемом составе.

43. Способ по п.42, отличающийся тем, что реагент вводится с инертной абсорбирующей глиной на этапе (4).

44. Способ по п.42, отличающийся тем, что реагент вводится на этапе (3) или перед ним.

45. Способ по п.42, отличающийся тем, что реагентом является гидроксид кальция или перекись кальция.

46. Использование инертной глины в качестве абсорбента при обработке состава, содержащего (а) химически токсичный материал и (b) энергоемкий материал, для придания ему менее опасной формы.

47. Продукт, состоящий из матрицы инертной абсорбирующей глины, в которой диспергирован (а) химически токсичный материал и/или его пиролизованная форма, и (b) энергоемкий материал и/или его пиролизованная форма.

48. Продукт по п.47, отличающийся тем, что материалы (а) и (b), удерживаются в матрице в достаточно хорошо связанной форме, чтобы не допустить выщелачивания в значительной степени на последующем этапе длительного хранения.

49. Продукт по п.47, который получают с использованием способа по пп.1 и 24.

Описание изобретения к патенту

Область техники изобретения

Это изобретение относится к обработке опасных материалов, в частности составов, включая энергоемкий материал (типа взрывчатого вещества) и/или токсичный материал.

Предпосылки создания изобретения

Обработка опасных материалов для того, чтобы обезопасить их с целью обеспечения последующего хранения или удаления, долго оставалась проблемой, как для промышленности, так и для обороны. Особо проблематичными являются составы, содержащие токсичные элементы типа мышьяка, кадмия, хрома, ртути, олова, свинца, селена или теллура. Такие составы могут быть побочными продуктами промышленных процессов, например горной промышленности, или они могут присутствовать в неиспользованных или израсходованных боеприпасах, в частности химических боеприпасах.

Способы, которые, так или иначе, могут использоваться для обезвреживания токсичных химических веществ, включая, например, реактивы типа окислителей или гидролизирующие вещества (известен, например, основной гидролиз обработки химических боеприпасов) имеют тенденцию быть неадекватными, когда присутствует токсичный элемент, так как токсичный элемент всегда остается в некотором виде даже после обработки. Поэтому стало обычным заключать (инкапсулировать) такие составы в подходящую инертную матрицу обычно после некоторой химической обработки с целью обеспечения их безопасности при обработке и хранении. К инкапсулирующим (герметизирующим) веществам относится стекло ("остекловывание") и бетон или битум, хотя последние менее эффективны.

Другие проблематичные материалы, которые также обычно присутствуют в вышедших из употребления боеприпасах, являются энергоемкими материалами типа взрывчатых веществ. Бывает, что такой материал чрезвычайно трудно обезвредить. Известные способы обработки опасны, особенно при работах большого масштаба, и для их проведения требуется специальное оборудование, например, для управляемого сжигания требуются бронированные установки для сжигания отходов, вмещающие большой объем взрывчатых веществ. Технологии инкапсулирования типа остекловывания не подходят из-за большого количества твердых веществ, находящихся в обращении, и из-за высокого риска взрыва на этапе плавления.

Наиболее проблематичными из всех веществ являются смеси энергоемких материалов и токсичных химических веществ. Обычно такие смеси содержатся в вышедших из употребления химических боеприпасах. В этом случае нет никакого действительно приемлемого способа обработки; сжигание энергоемких материалов может быть чрезвычайно опасным и может привести к токсичным испарениям, которые перед выбросом в окружающую среду необходимо "очищать" химическим способом, тогда как неустойчивость энергоемкого материала затрудняет обращение с этим материалом, что делает обычные процессы химической обработки, типа основного гидролиза и остекловывания, неприемлемыми - при основном гидролизе растворяется, например, такое взрывчатое вещество, как TNT, но при этом образуются другие взрывчатые вещества.

Для обеспечения безопасности описанных выше составов желательно разработать другие способы обработки, обеспечивающие последующее обращение с этими составами, их хранение и/или удаление, в частности, тех из них, которые содержат как энергоемкие, так и химически токсичные материалы.

Изложение сущности изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен способ обработки состава, содержащего (а) химически токсичный материал и/или (b) энергоемкий материал, включающий следующие этапы:

(i) получение водной дисперсии состава;

(ii) добавление к дисперсии инертного абсорбирующего материала; и

(iii) нагрев полученной смеси таким образом, чтобы разложить материал (а) и/или (b) до менее опасной формы.

Под "обработкой" состава следует понимать способ, применение которого делает состав менее опасным, например более устойчивым или менее токсичным. В идеале обработка делает состав совершенно не опасным, предпочтительно - достаточно безопасным для обеспечения последующего обращения с данным составом без специальных предосторожностей. Еще лучше, чтобы обработка делала состав достаточно безопасным и устойчивым для обеспечения его длительного хранения в окружающей среде, например, на свалке.

Способ по настоящему изобретению составляет часть процесса обезвреживания опасного состава. Состав может быть, например, побочным продуктом промышленной технологии, боеприпасами или пиротехникой или их частью, или топливом, или веществом ракетного топлива.

Этот способ может использоваться для обработки состава, содержащего один или большее число материалов типа (а) или один или большее число материалов типа (b), хотя он особенно подходит для обработки составов, содержащих оба типа материалов (а) и (b) и поэтому являющихся наиболее труднообрабатываемыми при применении обычных способов. Этапы обработки (i) и (ii) позволяют диспергировать оба типа опасных материалов в инертной матрице, с которой в дальнейшем можно обращаться безопасно.

Преимущество способа по настоящему изобретению состоит в том, что он может применяться для обработки целого спектра различных опасных материалов или смесей из них. Еще более важно то, что в определенных случаях он может применяться для обработки составов, характеристики составляющих которых точно не известны. Это может иметь определенное значение при обработке химических военных боеприпасов, содержимое которых трудно определить.

Способ по настоящему изобретению может обеспечить относительно простой, быстрый, безопасный и эффективный способ обработки составов упомянутого типа. В нем используются простые лабораторные методики и легкодоступное оборудование и реагенты, и его можно легко модернизировать. Это важно для использования в промышленности, но особенно для удаления химических боеприпасов, которых в настоящее время много накопилось в мире.

Способ может применяться непосредственно в потоке отходов другого процесса обработки типа основного гидролиза. Таким образом можно обезопасить поток отходов, если он содержит токсичные элементы. Таким образом, способ по настоящему изобретению может включать дополнительный этап перед этапом (i), на котором состав подвергается химической обработке одним или большим числом реагентов, способных делать материал (а) и/или (b) менее опасным, подвергая состав, в частности, гидролизу соответственно в присутствии основания.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ обработки неиспользованных или израсходованных химических боеприпасов, содержащих (а) химически токсичный материал, обычно содержащий токсичный металл и/или (b) энергоемкий материал (обычно взрывчатое вещество), включающий следующие этапы:

(1) вскрытие боеприпасов;

(2) химическую обработку содержимого (типа основного гидролиза) одним или большим числом реагентов, способных делать материал (а) и/или (b) менее опасным;

(3) получение водной дисперсии обработанного таким образом содержимого;

(4) добавление к дисперсии инертного абсорбирующего материала; и

(5) нагрев полученной смеси таким образом, чтобы разложить материал (а) и/или (b) до менее опасной формы.

Этап вскрытия боеприпасов (1) может выполняться любыми известными средствами, например, путем механической или водоструйной резки, или криоразрушения.

Способы по настоящему изобретению могут включить еще один этап, следующий за этапом (iii)/(5) - этап сушки смеси водной дисперсии и абсорбирующего материала, например, с получением густого раствора или еще лучше твердой фазы с последующим ее удалением (например, на свалку) в виде, например, кирпичей или блоков соответствующих размеров. Таким образом, сушку и/или охлаждение удобно выполнять в пресс-форме соответствующей формы и с обеспечением штамповки, прессования или формования продукта другим образом с получением желаемой формы. В некоторых случаях, в зависимости от характера используемого абсорбирующего материала, продукт может быть пластичным, а не твердым.

Способы по настоящему изобретению позволяют получить однородный продукт, с которым можно обращаться. Это - инертная матрица, содержащая диспергированные и удерживаемые в ней (предпочтительно равномерно диспергированные в матрице), опасные материалы типа (а) и/или (b) из исходного состава или, по крайней мере, опасные составляющие этих материалов. Вообще матрица экологически устойчива, т.е. она не страдает от значительного выщелачивания удерживаемых в ней материалов при длительном хранении в окружающей среде.

В обрабатываемом по настоящему изобретению составе химически токсичный материал (а) обычно содержит токсичный химический элемент, еще более обычно - металл типа тяжелого металла. В качестве примеров можно привести мышьяк, кадмий, хром, ртуть, олово, свинец, селен и теллур; в частности, мышьяк найден во многих химических боеприпасах и все его формы токсичны для всех организмов. Материал (а) может быть металлорганическим материалом, в котором токсичный металл образует комплексное соединение с органическими участками. Типичные примеры (а) включают побочные продукты горной промышленности (например, при добыче золота, олова или свинца) и вещества химических боеприпасов. Такие вещества химических боеприпасов включают CG (фосген), Н (серный иприт), белый фосфор, Льюизит (дихлоро(2-хлоровинил)арсин), ВМ/Адамсит(дифениламинхлороарсин), DA (дифенилхлороарсин) и DC (дифенилцианоарсин).

Другие материалы (а) включают неорганические составы типа оксидов, кислот и солей, содержащих токсичные металлы, примерами которых является мышьяковистый ангидрид или пентоксид, мышьяковистая кислота и ее соли. Материал (а) может дополнительно или альтернативно включить токсичный металл в его свободной, атомной, форме. Это может быть продукт предыдущей химической обработки токсичного материала, например тиодигликоль (TDG), полученный в результате гидролиза серного иприта.

Энергоемкий материал (b) является обычно взрывчатым веществом или аналогичным нестабильным материалом типа TNT (2,4,6-тринитротолуол), RDX (1,3,5-тринитротриазин), пикриновой кислоты (2,4,6-тринитрофенол) или производным соединением пикриновой кислоты типа нестабильных пикратов, которые можно получать при разложении кислоты. Такие материалы часто бывают чрезвычайно чувствительны к тряске и/или перемещению, и даже иногда к размеру частиц ("сенсибилизация при измельчении"), что затрудняет обращение с ним. Пикриновая кислота особенно опасна в сухом виде, поэтому ее включение в водную дисперсию в соответствии с настоящим изобретением делает ее обработку значительно более безопасной.

В идеале абсорбирующий материал, который добавляют на этапе (ii)/(4), имеет большую доступную площадь поверхности, которая абсорбирует компоненты водной дисперсии, образующиеся на этапе (i)/(3). Поэтому предпочтительна мелкодисперсная форма материала типа гранулята или лучше порошка. Подходящие размеры частиц могли бы быть в диапазоне 1-20 мкм, предпочтительно - в диапазоне 2-15 мкм, еще лучше - в диапазоне 2-10 или в диапазоне 8-15 мкм, например около 10 мкм. Однако в том случае, если обрабатываемый состав содержит энергоемкий материал, который подвержен сенсибилизации при измельчении, то размер частиц абсорбирующего материала может быть ограничен 10 мкм или менее, предпочтительнее - 5 мкм или менее, еще лучше - 2 мкм или менее, как в глинах.

Количество абсорбирующего материала, который добавляют к водной дисперсии, зависит от загрузки опасных материалов (а) и/или (b), требуемой в конечном продукте, от характера самого абсорбирующего материала и также (что часто еще более важно) от требуемой консистенции смеси для последующей обработки, например, на этапе нагрева (iii)/(5). Соответственно, к водной дисперсии, полученной по этапу (i)/(3), можно добавлять 20-90% абсорбирующего материала в отношении массы к объему. Если получаемая смесь должна непосредственно подаваться в тигель на этап нагрева (iii)/(5), то соответственно к водной дисперсии можно добавлять 40-90%, но лучше - 55-85% абсорбирующего материала в отношении массы к объему. Вообще можно было бы стремиться минимизировать количество добавляемого абсорбирующего материала с целью уменьшения объема конечного продукта при одновременной максимизации (в пределах приемлемых пределов безопасности) количества опасного поглощаемого материала.

Примеры подходящих абсорбирующих материалов включают глины всех типов, бетон, цемент и их смеси. Это пористые материалы. Многие из них широко доступны и относительно недороги. Особое предпочтение отдается глинам, особенно монтмориллонитам, примером которых является "фуллерова земля". Бетон менее предпочтителен для обработки энергоемких материалов, если имеется опасность сенсибилизации при измельчении.

Абсорбирующий материал работает как твердый растворитель обрабатываемого состава, а также как посредник для находящихся в нем энергоемких материалов, что позволяет обеспечить их безопасную последующую обработку, например термическую. Таким образом, на этапе (iii)/(5) любой энергоемкий материал (b) должен быть достаточно хорошо диспергирован в абсорбирующем материале, что ухудшит его свойства при нагреве, и не даст произойти взрыву, детонации или дефлаграции.

Цель этапа (i)/(3) в способе по настоящему изобретению должна состоять в том, чтобы создать по возможности однородную дисперсию состава в воде. Дисперсия может быть в виде твердой суспензии или жидкого раствора, или лучше в виде эмульсии, в которой, по крайней мере, один из опасных материалов (а) и/или (b) находится в жидкой фазе. В идеале любые водорастворимые составляющие состава должны полностью растворяться на этапе (i)/(3) опять же для того, чтобы максимизировать их дисперсию.

Для улучшения дисперсии смесь воды и обрабатываемого состава предпочтительно перемешать, еще лучше быстро перемешать, но лучше всего нагреть так, чтобы увеличить растворимость (а) и/или (b), и/или сделать хотя бы некоторые из них, а лучше все, жидкими. Соответственно, дисперсия нагревается, по крайней мере, до температуры 40, предпочтительнее 50, но лучше всего 80°С, при которой многие металлорганические материалы типа (а) начнут плавиться. Нагрев может происходить до точки кипения (то есть при атмосферном давлении до 95, 98, 99, или даже 100°С) - при этих более высоких температурах взрывчатые материалы типа TNT (точка плавления 80°С) также начнут плавиться. Желательно нагрев и/или перемешивание выполнять достаточно долго, что позволит сформировать однородную, идеально чистую смесь имеющихся компонентов, с растворенными растворимыми компонентами, и тщательно диспергированными нерастворимыми компонентами.

Для дальнейшего улучшения растворимости материалов (а) или (b), в частности (а), к дисперсии добавляется вещество, регулирующее уровень рН, например, многие токсичные, содержащие металл, вещества химических боеприпасов могут делаться растворимыми при более высоком уровне рН, так что к дисперсии можно добавить водорастворимое основание. Такие основания являются неорганическими, в частности, гидроксидами щелочного металла типа натрия или гидроксида калия.

На этапе (i)/(3) могут вводиться и другие материалы, типа комплексообразующих реагентов, которые служат для усиления растворимости в воде материалов (а) и/или (b). Эмульгаторы, поверхностно-активные вещества и т.п. можно добавлять с целью обеспечения дальнейшей помощи в формировании однородной дисперсии соответственно такие материалы можно добавлять в количествах 0,2-5% в массовом отношении, предпочтительнее - 0,5-4% в массовом отношении, еще лучше - 1-3% в массовом отношении.

Концентрация обрабатываемого состава в водной дисперсии должна быть как можно более высокой для обеспечения более эффективной переработки, и в то же время как можно более низкой для обеспечения надлежащей дисперсии продукта и безопасного обращения с энергоемким материалом (b). Содержание химически токсичного материала (а) в дисперсии может составлять соответственно 0,5-30% в отношении массы к объему, предпочтительнее - 1-25% в отношении массы к объему, более предпочтительно - 5-20% в отношении массы к объему или 5-15% в отношении массы к объему или 5-10% в отношении массы к объему; и/или содержание энергоемкого материала (b) может составлять соответственно 0,5-20% в отношении массы к объему, предпочтительнее - 1-15% в отношении массы к объему, более предпочтительно - 5-15% в отношении массы к объему, хотя это будет естественно зависеть от характера опасного(-ых) материала(-ов).

Желательно, хотя и не обязательно, добавлять абсорбирующий материал, пока водная дисперсия на этапе (i)/(3) находится в горячем состоянии, например, при температуре выше 40 или 50°С, предпочтительно - при температуре 40-99°С или 50-98°С, например, при температуре приблизительно 95°С. Соответствующая температура должна соответствовать температуре плавления или выше одного или большего числа (в идеальном случае всех) опасных материалов, например, 80°С или выше, или 85°С или выше, или 90°С или выше.

Основная цель этапа нагрева (iii)/(5) состоит в обеспечении пиролиза или "минерализации" органических материалов, хотя также полезно удалить воду и таким образом уменьшить объем конечного продукта, на этом этапе может обеспечиваться также повышенная структурная устойчивость. Это может выполняться непосредственно на смеси, получаемой на этапе (ii)/(4) или на ее предварительно высушенной, предварительно отвержденной форме.

Такой пиролиз вообще был бы безопасен для состава, содержащего энергоемкий материал типа (b). Дисперсия материала в твердой матрице, как на этапе (ii)/(4) заявляемого способа, делает это возможным.

Необходимая температура зависит от присутствующих материалов, но должна быть выше 200°С и обычно может быть в диапазоне 300-500°С, предпочтительно около 400°С или больше. Изменение температуры со временем на этапе (iii)/(5) также зависит от присутствующих материалов и от физической формы нагреваемой смеси - если смесь является твердым телом, то важны его размер и площадь поверхности, так как чрезмерно быстрый нагрев может вызвать структурное повреждение в результате генерации пара внутри него. Увеличение температуры может задаваться любым желаемым профилем; например, оно может быть непрерывным или ступенчатым или смешанного типа. Экспериментально было определено, что блок глины объемом 1 дюйм, содержимое которого включает содержащее мышьяк вещество химических боеприпасов и TNT приблизительно в количестве 20 или 30 г, можно нагревать непрерывно от комнатной температуры до 400°С в течение более чем 30 минут, предпочтительно в течение приблизительно одного часа, до достижения пиролиза.

На этом этапе нагрева должен присутствовать кислород, хотя в абсорбирующей матрице уже может присутствовать достаточное количество кислорода. При этом могут выделяться газообразные продукты типа SO_x и NO _x, которые необходимо очищать, например, с использованием щелочных скрубберов, и рассолы скруббера могут повторно поступать на этап (i)/(3) способа по настоящему изобретению.

После этапа (iii)/(5) состав также может нагреваться для проверки, улавливая таким образом опасные элементы в невыщелачиваемой форме. Соответствующие температуры этого этапа могут находиться в диапазоне 700-1000°С. Прямое остекловывание смеси, содержащей энергоемкий компонент, было бы неуместным, но настоящее изобретение обеспечивает последовательное применение остекловывания в качестве дополнительного уровня безопасности при обработке смесей специфического применения, содержащих высокотоксичные химические реагенты.

На любом этапе способа по настоящему изобретению, в частности на этапе (i)/(3), или перед ним, или на этапе (ii)/(4), могут вводиться реактивы, которые помогают уменьшить опасный характер (например, токсичность, реакционную способность или неустойчивость) присутствующих материалов обрабатываемого состава. Такие реактивы могут, например, образовывать химические комплексы с опасными материалами, переводить их в менее токсичные состояния окисления или физически иммобилизовывать их. Например, в идеальном случае, если состав содержит материал типа (а), включая мышьяк, то обычно в течение хотя бы части процесса обработки присутствует щелочноземельный, содержащий металл реагент (например, соединение кальция типа гидроксида кальция или перекиси кальция), так как он образует соли арсената кальция, в которых мышьяк присутствует в немного менее токсичной пятивалентной, а не трехвалентной форме. Реактив этого вида можно соответственно добавлять с абсорбирующим материалом на этапе (ii)/(4); в этом случае это может помочь осаждению некоторых веществ из водной дисперсии.

Щелочные и щелочноземельные металлы, если они присутствуют в правильных соотношениях и при правильных условиях температуры и давления, могут также соединяться с кварцем, вводимым в абсорбирующий материал для получения стекла.

В третьем аспекте настоящего изобретения предложено использовать инертный абсорбирующий материал типа материала, описанного в связи с первым аспектом, при обработке состава, содержащего (а) химически токсичный материал, обычно содержащий токсичный металл, и/или (b) энергоемкий материал (обычно взрывчатое вещество). Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения такое использование предполагает добавление к водной дисперсии состава абсорбирующего материала. Еще более предпочтительно, если он составит часть способа по первому или второму аспекту настоящего изобретения.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложен продукт, включающий матрицу из инертного абсорбирующего материала, в которой диспергирован (а) химически токсичный материал и/или его пиролизованная форма, обычно содержащая токсичный металл, и/или (b) энергоемкий материал (обычно взрывчатое вещество), и/или его пиролизованная форма. Абсорбирующий материал и материал(-ы) (а) и/или (b) могут быть такими, как описано выше в связи с первым аспектом настоящего изобретения. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения продукт по четвертому аспекту должен быть экологически устойчивым и не опасным с тем, чтобы обеспечивать длительное хранение (желательно в течение многих десятков или даже сотен лет, в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, по крайней мере, 50 или 100 или 200 лет) в окружающей среде. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения материалы (а) и/или (b) должны удерживаться в матрице в достаточно хорошо связанной форме с тем, чтобы не допустить выщелачивания в значительной степени на последующем этапе длительного хранения, например, под землей на свалке.

Продукт по четвертому аспекту настоящего изобретения можно получить, используя способ по любому из аспектов с первого по третий.

Теперь настоящее изобретение будет описано только с помощью следующих примеров, которыми, однако, не ограничивается область применения настоящего изобретения.

Пример 1

Удаление взрывчатого вещества на основе 2,4,6-тринитротолуола ("TNT")

Путем введения деионизированной воды (10 мл) в предварительно взвешенный образец хлопьевидного TNT (0,505 г) была приготовлена водная суспензия TNT (приблизительно 5% в отношении массы к объему). Объем жидкого раствора доводился деминерализованной водой до 25 мл и температура поднималась до 85°С (водяная баня) при постоянном перемешивании.

После перемешивания при этой температуре еще в течение 10 минут к жидкому раствору медленно добавлялись четыре части фуллеровой земли (2,03 г, 2,56 г, 2,47 г и 2,53 г). Перемешивание продолжалось в течение 30 минут, а затем сосуд оставлялся для охлаждения до комнатной температуры. После этого добавлялась глина (10,18 г).

После тщательного перемешивания все содержимое колбы переливалось в металлический тигель, который помещался в муфельную печь. Температура внутри печи поднималась до 400°С и эта температура удерживалась в течение одного часа, после чего тигель извлекался из печи и его содержимое охлаждалось до комнатной температуры.

Часть продукта экстрагировалась ацетоном марки Analar®, и этот раствор сравнивался с аутентичным образцом TNT в ацетоне марки Analar® (0,25 мг/мл) с помощью тонкослойной хроматографии на кварцевых пластинах. В качестве подвижной фазы для элюции использовалась смесь гексан : ацетон (58 : 42), и пластины визуализировались в ультрафиолетовом излучении (длина волн 254 и 365 нм). Полученные данные не показали наличие TNT в образце из печи. Было показано, что при применении способа по настоящему изобретению можно обеспечить эффективное удаление взрывчатого вещества.

Пример 2

Удаление дифенилцианоарсина (DC) в качестве токсичных химических веществ боеприпасов

Путем введения деионизированной воды (15 мл) в предварительно взвешенный образец DC (0,54 г) была приготовлена водная суспензия DC (приблизительно 3,6% в отношении массы к объему). Раствор перемещался в водяную баню, и температура поднималась до 65°С при постоянном перемешивании.

После перемешивания при этой температуре еще в течение 10 минут к жидкому раствору медленно добавлялись три части фуллеровой земли (3,07 г, 3,56 г и 5,31 г). Перемешивание продолжалось в течение 30 минут, а затем сосуд оставлялся для охлаждения до комнатной температуры.

После тщательного перемешивания все содержимое колбы переливалось в металлический тигель, который оставлялся на хранение при комнатной температуре на ночь. Затем тигель помещался в муфельную печь, и температура внутри печи поднималась до 400°С. Эта температура удерживалась в течение одного часа, после чего тигель извлекался из печи, и его содержимое охлаждалось до комнатной температуры.

Часть продукта экстрагировалась ацетоном марки Analar®, и этот раствор сравнивался с аутентичным образцом DC в ацетоне марки Analar® с помощью тонкослойной хроматографии на кварцевых пластинах. В качестве подвижной фазы для элюции использовалась смесь гексан : ацетон (58 : 42), и пластины визуализировались в ультрафиолетовом излучении (длина волн 254 и 365 нм). Полученные данные не показали наличие DC в образце из печи.

Пример 3

Удаление смеси из TNT и дифенилцианоарсина (DC)

Была приготовлена водная суспензия TNT (приблизительно 2,5% в отношении массы к объему) и DC (приблизительно 2% в отношении массы к объему) путем введения деионизированной воды (10 мл) в предварительно взвешенный образец DC (0,41 г) и добавления этой смеси в предварительно взвешенный образец хлопьевидного TNT (0,501 г) в деионизированной воде (10 мл). Раствор помещался в водяную баню, и температура поднималась до 85°С при постоянном перемешивании.

После перемешивания при этой температуре еще в течение 20 минут к жидкому раствору медленно добавлялись четыре части глины (фуллеровой земли) (3,1 г, 2,8 г, 3,1 г и 2,6 г). Перемешивание продолжалось в течение 30 минут, а затем сосуд оставлялся для охлаждения до комнатной температуры.

После тщательного перемешивания все содержимое колбы переливалось в металлический тигель, который оставлялся на хранение при комнатной температуре на ночь. Затем тигель помещался в муфельную печь, и температура внутри печи поднималась до 400°С. Эта температура удерживалась в течение 90 минут, после чего тигель извлекался из печи, и его содержимое охлаждалось до комнатной температуры.

Часть продукта экстрагировалась ацетоном марки Analar®, и этот раствор сравнивался с аутентичным образцом TNT в ацетоне марки Analar® и DC в ацетоне марки Analar® с помощью тонкослойной хроматографии на кварцевых пластинах. В качестве подвижной фазы для элюции использовалась смесь гексан : ацетон (58 : 42), и пластины визуализировались в ультрафиолетовом излучении (длина волн 254 и 365 нм). Полученные данные не показали наличие TNT и DC в образце из печи.