一种含能材料处理方法与流程

本发明涉及含能材料处理，具体而言，涉及一种含能材料处理方法。

背景技术：

1、随着军事技术飞速发展，化学武器导弹、火箭推进剂、火炸药等含能材料储备量越来越大，亦有越来越多的含能材料面临报废、退役、更新、淘汰，这就需要对其进行非军事化处理，以达到安全销毁的目的。

2、含能材料主要包括能量物质和化学剂，其中能量物质主要有tnt、dnt、rdx、hmx、tetryl等，是一种高能量密度、瞬间大功率的亚稳性物质，化学剂主要有甲氟磷酸异丙酯(c4h10fo2p)、n,n-二乙基-2-硫基乙胺(c11h26no2ps)、二氯丁烷(c4h8cl2)等。含能材料具有不安定性与不安全性，有的甚至有毒。因此，含能材料的安全销毁问题，一直备受关注，如不能妥善处理，必定造成重大事故，对环境造成巨大污染，对社会安全与人类健康带来严重威胁。

3、目前，含能材料的处理方法主要分为：物理法、化学法和生物降解法。物理法主要通过深土掩埋、公海倾倒、采用有机溶剂萃取等，其本质上是对能量物质进行转移、搁置、浓缩等，没有彻底破坏能量物质和化学剂的潜在威胁。化学法是采用一定的化学方法使含能材料分解为安定性好，对环境危害较小或无害的产物，从而消除其不安全的隐患，如焚烧法、芬顿氧化法等，但这类方法投资成本高、反应污染严重，不能实现安全销毁。生物降解法就是利用生物的新陈代谢作用对含能材料进行降解，使之无害化的方法，但是生化法效率低，而且多数能量物质里含有毒性，不适宜使用生化法。

4、超临界水氧化技术因具有分解效率高、反应时间短、无需添加催化剂、不产生二次污染等优点，被研究者认为是含能材料安全处置的理想方法。国内外已开展了多项探索试验，以证实使用超临界水氧化法处理含能材料的可行性，但多数也只是以化学浓度低的弹药生产制造废水作为研究对象，使用超临界水氧化技术对于包含化学剂的含能材料整体进行有效处理，尚缺乏安全可靠的工艺设计，不具备普适性。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：使用超临界水氧化技术对于包含化学剂的含能材料整体进行有效处理，尚缺乏安全可靠的工艺设计。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种含能材料处理方法，包括：

4、步骤s1、对含能材料进行拆解和清洗，得到化学剂去污水、带有包覆外壳的固体能量物质和金属部件；

5、步骤s2、向所述化学剂去污水中加入第一碱液和有机溶剂，形成第一水解液，所述第一水解液进行搅拌反应，得到化学水解液；将所述固体能量物质加入到一级水解反应器中，进行一级能量水解反应，得到预处理能量水解液；其中，所述一级水解反应器中加入有第二碱液；

6、步骤s3、对所述预处理能量水解液进行安定性分析；

7、若所述预处理能量水解液的安定性符合要求，加入金属沉淀剂，过滤处理，得到能量水解液；

8、若所述预处理能量水解液的安定性不符合要求，将所述预处理能量水解液转入二级水解反应器中，进行二级能量水解反应后，加入金属沉淀剂，过滤处理，得到能量水解液；其中，所述二级水解反应器中加入有第三碱液；

9、步骤s4、将所述化学水解液和所述能量水解液混合后，进行超临界水氧化处理，然后进行排盐处理，得到待排放流体。

10、较佳地，所述步骤s3中，所述对所述预处理能量水解液进行安定性分析，包括：对所述预处理能量水解液中未分解的能量成分浓度进行分析，当所述预处理能量水解液中未分解的能量成分浓度大于安全浓度标准时，所述预处理能量水解液的安定性不符合要求；当所述预处理能量水解液中未分解的能量成分浓度不高于安全浓度标准时，所述预处理能量水解液的安定性符合要求。

11、较佳地，所述步骤s2中，所述第一碱液的温度为60-90℃，所述第一水解液的ph值为10-13，所述搅拌反应的时间为2-6h。

12、较佳地，所述步骤s2中，所述有机溶剂包括甲醇、异丙醇和异丁醇中的一种。

13、较佳地，所述步骤s2中，所述第二碱液的质量分数为30-50％，温度为100-130℃，所述一级能量水解反应的时间为0.5-3h；所述步骤s3中，所述第三碱液的质量分数为30-50％，温度为100-130℃，所述二级能量水解反应的时间为0.5-3h。

14、较佳地，所述步骤s4中，所述超临界水氧化处理的温度为500-700℃，压力为22-25mpa，时间为10-50s。

15、较佳地，所述含能材料处理方法，还包括：

16、步骤s5、将所述待排放流体进行气液分离，得到废液和废气。

17、较佳地，所述含能材料处理方法，还包括：对所述金属部件进行高温去污处理，以去除所述金属部件上附着的挥发性有机物。

18、较佳地，所述高温去污处理的温度为500-600℃，时间为10-20min。

19、与现有技术相比，本发明提供的含能材料处理方法中，首先，将含能材料进行拆解和清洗，得到化学剂去污水、带有包覆外壳的固体能量物质和金属部件；然后，将化学剂去污水在第一碱液和有机溶剂中，进行搅拌反应，得到主要成分为有机物的化学水解液，由于该化学水解液的主要成分为有机物，因而该化学水解液的安全性较高；将固体能量物质进行能量水解反应，以使最终得到的能量水解液的安定性符合要求，以确保安全性；为了避免能量水解液向超临界水氧化反应体系中引入过多的金属离子，通过向能量水解反应体系中加入金属沉淀剂，使得能量水解液中的金属离子浓度较低，从而能够避免超临界水氧化体系中生成过多的金属沉淀而发生堵塞等风险。最后，将安全性更高的能量水解液和化学水解液混合后，进行超临界水氧化处理和排盐处理后，得到待排放流体，待排放流体经过进一步处理后即可实现安全排放。能量水解液和化学水解液混合后，能确保超临界水氧化处理过程中产生的反应热能够维持超临界水氧化反应所需的热量。可见，本发明提供的方法，可对各类化学基含能材料进行安全分解和销毁，达到无害化处理的目的，且该方法的适用范围广，工艺流程短，效率高，处理过程中无需添加任何催化剂，且不会产生爆炸和二次污染，安全性和可靠性更高。

技术特征：

1.一种含能材料处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的含能材料处理方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述对所述预处理能量水解液进行安定性分析，包括：对所述预处理能量水解液中未分解的能量成分浓度进行分析，当所述预处理能量水解液中未分解的能量成分浓度大于安全浓度标准时，所述预处理能量水解液的安定性不符合要求；当所述预处理能量水解液中未分解的能量成分浓度不高于安全浓度标准时，所述预处理能量水解液的安定性符合要求。

3.根据权利要求1所述的含能材料处理方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述第一碱液的温度为60-90℃，所述第一水解液的ph值为10-13，所述搅拌反应的时间为2-6h。

4.根据权利要求1所述的含能材料处理方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述有机溶剂包括甲醇、异丙醇和异丁醇中的一种。

5.根据权利要求1所述的含能材料处理方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述第二碱液的质量分数为30-50％，温度为100-130℃，所述一级能量水解反应的时间为0.5-3h；所述步骤s3中，所述第三碱液的质量分数为30-50％，温度为100-130℃，所述二级能量水解反应的时间为0.5-3h。

6.根据权利要求1所述的含能材料处理方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述超临界水氧化处理的温度为500-700℃，压力为22-25mpa，时间为10-50s。

7.根据权利要求1所述的含能材料处理方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求1所述的含能材料处理方法，其特征在于，还包括：对所述金属部件进行高温去污处理，以去除所述金属部件上附着的挥发性有机物。

9.根据权利要求1所述的含能材料处理方法，其特征在于，所述高温去污处理的温度为500-600℃，时间为10-20min。

技术总结
本发明涉及含能材料处理技术领域，具体而言，涉及一种含能材料处理方法，该方法包括：对含能材料进行拆解和清洗，得到化学剂去污水、固体能量物质和金属部件；向化学剂去污水中加入第一碱液和有机溶剂，进行搅拌反应，得到化学水解液；将固体能量物质进行一级能量水解反应，得到预处理能量水解液；对预处理能量水解液进行安定性分析；若其安定性符合要求，加入金属沉淀剂，过滤处理，得到能量水解液；若其安定性不符合要求，将预处理能量水解液二级能量水解反应后，加入金属沉淀剂，过滤处理，得到能量水解液；将化学水解液和能量水解液混合后，进行超临界水氧化处理，进行排盐处理。本发明提供的方法的安全性和可靠性更高。

技术研发人员：王四芳,冯建东,李风风,林振宇,代洪静
受保护的技术使用者：一重集团大连工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31