一种分离烟花鞭炮类危险废物中高氯酸钾的系统及方法与流程

1.本发明涉及废物处理技术领域，具体涉及一种分离烟花鞭炮类危险废物中高氯酸钾的系统及方法。


背景技术：

2.烟花鞭炮生产企业在生产过程中，都会有废弃、残留和掉落地面的废白火药、废黑火药、废引火线等危险废物，据调查湖南省一年需要产生“废白烟火药、废黑火药、废引火线”等危险废物1.2万吨左右，而高氯酸钾在废白烟火药中占比50％(约6000吨左右)。由于这些废火药十分危险，目前又没有安全可靠的处置方法和处置系统，在存放和丢弃的过程中又经常发生安全事故，人们对它已非常惧怕，生产厂家只好将其一并倾倒进“水塘”或“河流”中，以此消除爆炸危险；但如此以来，不光是造成资源乱发，还给环境造成了很大的影响，因为，高氯酸钾中的“高氯酸根”分解以后，会使土地酸化；另外，也留下安全隐患，因为白火药丢弃在水塘中，白火药中的“高氯酸钾”常温下溶解度很小，30℃时其溶解度仅为2.56％，而白火药中高氯酸钾的占比为50％，因此，白火药即使放在水中，也还是“白火药”，一旦水塘失水干枯，白火药又具有爆炸性，存在严重的安全隐患。目前国内外对于烟花鞭炮类危险废物中高氯酸钾怎么进行有效分离尚没有相关的研究报道。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明提出一种分离烟花鞭炮类危险废物中高氯酸钾的系统及方法，工艺简单、节能环保、运行成本低，通过改系统和方法将废白火药中的氧化剂-高氯酸钾和还原剂进行分离，分开储存，分开运输，有效降低了爆炸的风险，消除安全隐患。
4.本发明为实现上述目的，所采用的技术方案之一是：一种分离烟花鞭炮类危险废物中高氯酸钾的系统，包括第一储存池，用于配制烟花鞭炮废药的处理浆料及存储，反应釜，用于加热处理浆料后进行过滤分离出高氯酸钾水溶液，第二储存池，用于反应釜过滤形成的滤渣存储，储存罐，用于储存分离出的高氯酸钾水溶液，所述反应釜分别与所述第一储存池、所述第二储存池、所述储存罐管道连通。
5.优选的，反应釜体顶部中心安装有对浆料进行充分搅拌的搅拌装置，所述反应釜上方的进料管通过泥浆泵与第一储存池连通。
6.优选的，所述反应釜的顶部设置溢出管，溢出管延伸至第一储存池内。
7.优选的，所述反应釜为锥形底反应釜，所述锥形底反应釜的上方还连接有进水管，底部设有出料口，出料口上方设置有滤网。
8.优选的，所述反应釜内还设置有温度传感器、液位传感器以及浓度传感器，各传感器与控制系统连接实现工艺流程的自动控制。
9.优选的，所述反应釜的中下端设置有加热装置，所述加热装置可采用电加热管，所述电加热管设置在釜体的内壁上。
10.优选的，所述出料口还连通到液相色谱检测装置。
11.优选的，所述出料口的滤液通过气动隔膜泵打入储存罐内。
12.本发明为实现上述目的，所采用的技术方案之二是：一种分离烟花鞭炮类危险废物中高氯酸钾的方法，通过对烟花鞭炮危险废物进行预处理形成浆料再通过对浆料进行浓度、温度的控制，将废白火药中的高氯酸钾和还原剂进行分离分别形成滤液和滤渣，包括以下步骤：
13.1)烟花鞭炮危险废物加水充分搅拌，形成浆料；
14.2)浆料抽入至反应釜加水，通过液位传感器、浓度传感器进行加水量的控制，固液比控制在一定比例开始搅拌，搅拌的同时进行加热，加热到一定温度，继续搅拌一定时间；
15.3)反应釜中的物料经加热、搅拌、过滤，得到含铝粉、硫磺粉、泥巴的滤渣和含高氯酸钾的滤液，并进行在线检测分析滤液中高氯酸钾的浓度；
16.4)含高氯酸钾的滤液达到安全残留允许值，滤渣排出储存；含高氯酸钾的滤液如未达到安全残留允许值，排出滤液，对反应釜中滤渣继续加水进行再次加热、搅拌处理，直至含高氯酸钾的滤液达到安全残留允许值，排出滤渣、滤液，再次进行步骤2)的处理，如此循环连续不断地分离出废白火药中的高氯酸钾；
17.优选的，步骤2)中反应釜中物料的重量百分比浓度控制在20％-40％。
18.优选的，步骤2)中加热的温度为70-80℃。
19.优选的，步骤3)滤液在线连通液相色谱检测装置进行高氯酸钾的浓度的检测。
20.本发明的工作原理是：本发明利用高氯酸钾在水中随温度升高溶解度变大的特点，在反应釜中安装电加热装置，将烟花鞭炮类危险废物在第一储存池中搅拌成“浆料”，再用“泥浆泵”抽入反应釜中，通过“液位传感器”测定进料液位，并通过“液位传感器”提供信号控制“泥浆泵”的进料量，加热静置过滤后检测，滤液中“高氯酸钾的浓度”，如果“高氯酸钾的浓度达到安全残留允许值”，系统将打开“釜出料口下方排渣阀门”，并自动启动“排渣泥浆泵”，将渣料抽至“第二储存池”；如果“液相色谱仪”检测到滤液中“高氯酸钾的浓度没有达到安全残留允许值”，将继续打开反应釜正下方的“电动阀门”，放出滤液，并自动启动“气动隔膜泵”，将滤液抽至“高氯酸钾水溶液储存罐”，待滤液全部抽至“高氯酸钾水溶液储存罐”后；系统将再次开启“反应釜上方进水电动阀门”进水，进水达到液位后，再次开动“搅拌装置”以120转/分钟左右的转速进行搅拌，同时，系统自动开始加热直至将物料温度再次加热至70-80℃，并继续搅拌20分钟后，“液相色谱仪”将再次自动取样，再次自动进行分析，测定滤液中高氯酸钾的浓度，如此往复，直至釜中物料高氯酸钾残留达到安全值后，打开“反应釜下方排渣电动阀门”，并自动启动“排渣泥浆泵”，将渣料抽至“废渣储存池”。
21.本发明系统能高效、稳定地运行，将烟花鞭炮危废物白火药中的高氯酸钾有效分离出，具有良好的市场应用前景，具有一定的经济效益和社会效益。
附图说明
22.图1为本发明实施例的结构图。
23.其中，第一储存池-1，反应釜-2，第二储存池-3，储存罐-4，搅拌装置-5，进料管-6，溢出管-7，电动阀a-8，滤网-9，温度传感器-10，液位传感器-11，浓度传感器-12，电加热管-13，液相色谱仪-14，气动隔膜泵-15，电动阀b-16电动阀c-17，第二泵-18、第一泵-19。
具体实施方式
24.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
25.在本实施例一中，参见图1，本发明的一种分离烟花鞭炮类危险废物中高氯酸钾的系统，包括第一储存池1，用于配制烟花鞭炮废药的处理浆料及存储，反应釜2，用于加热处理浆料后进行过滤分离出高氯酸钾水溶液，第二储存池3，用于反应釜过滤形成的滤渣存储，滤渣为铝粉、硫磺粉、泥浆混合物，储存罐4，用于储存分离出的高氯酸钾水溶液，所述反应釜分别与所述第一储存池、所述第二储存池、所述储存罐管道连通。
26.本实施例的反应釜体顶部中心安装有对浆料进行充分搅拌的搅拌装置5，所述反应釜上方的进料管6通过第一泵19与第一储存池连通。
27.本实施例的反应釜的顶部设置溢出管7，溢出管延伸至第一储存池内，一旦发生溢釜现象，可以将溢出的物料流入第一储存池中。
28.本实施例的反应釜为锥形底反应釜，所述锥形底反应釜的上方还连接有进水管，并通过电动阀a8控制，底部设有出料口，出料口上方设置有滤网9。
29.本实施例的反应釜内还设置有温度传感器10、液位传感器11以及浓度传感器12，利用“温度传感器”测定反应釜中物料加热的温度，并利用“温度传感器”控制电加热装置保持反应釜中物料温度为70-80℃，在反应釜中安装“液位传感器”，通过“液位传感器”测定进料液位，并通过“液位传感器”提供信号控制“泥浆泵”进料的量，在反应釜中安装“浓度传感器”，在向反应釜中物料加水时，利用“浓度传感器”将固液比控制为3：7的最佳浓度。
30.本实施例的反应釜的中下端设置有加热装置，所述加热装置采用电加热管，所述电加热管13设置在釜体的内壁上。
31.本实施例的出料口还连通到液相色谱仪14，利用“液相色谱仪”自动测定反应釜内物料中残留的“高氯酸钾”浓度，并利用“液相色谱仪”提供的信号自动控制反应釜正下方的“电动阀门”排液，利用“液相色谱仪”提供的信号控制反应釜底部的排渣电动阀c17和第二泵18排渣，通过“液相色谱仪”提供的信号进行控制，确保分离后釜中渣浆高氯酸钾残留达到安全值。
32.本实施例的出料口的滤液通过气动隔膜泵15打入储存罐4内，且出料口连通气动隔膜泵的管道上设置电动阀b16。
33.本实施例的第一泵19、第二泵18均采用泥浆泵。
34.本系统中还包括控制系统，各泵、各传感器、加热装置、电动阀、液相色谱检测装置等均与控制系统电信连接实现工艺流程的自动控制化。
35.实施例二
36.一种分离烟花鞭炮类危险废物中高氯酸钾的方法，采用本实施例一的分离烟花鞭炮类危险废物中高氯酸钾的系统，包括以下步骤：从第一储存池1进料，通过反应釜2液位控制、物料浓度控制(加水量)，开启自动搅拌、自动加热并控制温度，静置后固液分离，通过自动抽取高氯酸钾水溶液至储存罐，再自动加水并控制加水量到再次加热并搅拌，系统中的液相色谱仪14自动测定滤液中高氯酸钾含量，并提供信号给控制系统进行控制排液或排
渣，最终得到高氯酸钾残留安全的废渣和分离后的高氯酸钾水溶液。
37.具体为：
38.将烟花鞭炮类危险废物在第一储存池中搅拌成“浆料”，再用“泥浆泵19”抽入反应釜2中，通过“液位传感器11”测定进料液位，并通过“液位传感器”提供信号控制“泥浆泵”的进料量。
39.进料以后，浓度传感器12在线测定物料浓度，并控制“反应釜上方进水管电动阀门8”进水，将物料中固液重量百分比浓度控制在20％-40％；随后，开动“搅拌装置”，以120转/分钟左右的转速进行搅拌5分钟后，系统自动开始加热，直至将物料温度加热至70-80℃，继续搅拌20分钟后自动关闭搅拌；系统将自动打开釜正下方的“电动阀门16”，放出滤液，并自动启动“气动隔膜泵15”，将滤液抽至“高氯酸钾水溶液储存罐4”。
40.待滤液全部抽至“高氯酸钾水溶液储存罐”后，系统将再次开启“反应釜上方进水电动阀”进水，进水达到液位后，再次自动开动“搅拌”，以120转/分钟左右的转速进行搅拌，同时，系统自动开始加热，直至将物料温度再次加热至70-80℃，并继续搅拌20分钟后，“液相色谱仪14”将自动取样(抽取釜下滤液)，自动进行分析，测定滤液中“高氯酸钾的浓度”，如果“高氯酸钾的浓度达到安全残留允许值”，系统将打开“釜下方排渣电动阀门”，并自动启动“排渣泥浆泵”，将渣料抽至“第二储存池”。
41.如果“液相色谱仪”检测到滤液中“高氯酸钾的浓度没有达到安全残留允许值”，将继续打开反应釜正下方的“电动阀门”，放出滤液，并自动启动“气动隔膜泵”，将滤液抽至“高氯酸钾水溶液储存罐”，待滤液全部抽至“高氯酸钾水溶液储存罐”后；系统将再次开启“反应釜上方进水电动阀门”进水，进水达到液位后，再次开动“搅拌装置”以120转/分钟左右的转速进行搅拌，同时，系统自动开始加热直至将物料温度再次加热至70-80℃，并继续搅拌20分钟后，“液相色谱仪”将再次自动取样，再次自动进行分析，测定滤液中高氯酸钾的浓度，如此往复，直至釜中物料高氯酸钾残留达到安全值后，才会打开“反应釜下方排渣电动阀门”，并自动启动“排渣泥浆泵”，将渣料抽至“废渣储存池”。
42.上述工艺流程，采取控制系统控制，“一键操作”，进入反应釜的是“烟花鞭炮的危险废物(白火药)”，从反应釜出来的分别是“高氯酸钾水溶液”和(铝粉+硫磺粉+泥巴)废渣浆液。
43.本发明系统能高效、稳定地运行，能有效烟花鞭炮危废物白火药中的高氯酸钾，具有良好的市场应用前景。
44.以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。