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      氟塑料产品在危险废物处理工艺中的应用

      2010-08-03  

    一、前言

    危险废物又称为“有害废物”、“有毒废渣”等,其英文名称为“危险的废物”。危险废物的危害特性,包括腐蚀性、急性毒性、浸出毒性、反应性、污染性、放射性等。

    美国的《资源保护与回收法案》(RCRA) 法规对腐蚀性废弃物的定义为:具有以下任何一种性质的废弃物即具有腐蚀性特性:

    ①含水废弃物,根据标准方法测得其PH< 2或PH> 12.5。

    ②液体废弃物,根据标准化的试验方法,在55℃ 试验温度下测定,对(SAE1020)的腐蚀率> 6.35ram (0.250英寸)/年。

    危险废物处理处置与污染预防体系包括危险废物的产生、收集、运输、分类、检测、包装、综合利用、贮存、处理和处置全过程。

    在石油、化工、化肥、冶金、电力、制药、农药、食品、氯碱、环保等行业的生产过程中,各种化学介质对设备、管线及配件的腐蚀所造成的经济损失非常巨大。据相关资料介绍,每年因腐蚀所造成的损失约占国民经济总产值的3%~ 4%,远远超过各类自然灾害所带来的损失;每年因腐蚀产生的废弃物、引发的化学物质泄漏和所造成的事故,不仅影响了工作人员的身体健康,更严重威胁着工作人员的生命安全。并且,对自然环境、生态平衡所造成的破坏更是触目惊心。选择和应用好防腐蚀材料以延长工艺管道及设备的使用寿命,在危险废物处理工艺中显得尤为重要。

    二、危险废物的处理工艺与设备

    危险废物的处理处置工艺一般包括危险废物的收集运输、分类暂存与交换、综合利用、物理化学处理、稳定化固化、焚烧和安全填埋等过程。

    1 危险废物的综合利用

    根据申报登记数据的统计结果,我国危险废物的综合利用率达到了45.4% ,在过去的近十年中,我国对危险废物进行综合利用的实践中取得了突破性的进展。通过化学反应、沉降分离、过滤、电解、蒸发等工艺过程对废物液中含有的少量金、银、铜、镍、铅等的贵重金属进行提炼或制成相应的盐产品。

    如利用危险废物中的含铜废液(HW22),含铅废物(HW31),废酸(HW34)和含镍废物(HW46)等经过各种工艺过程可回收制成海绵铜、硫酸铜、多元氯化铝、氯化铵、硫酸铅及酸碱性蚀刻废液,重新作为工业原材料使用。

    2 危险废物的物理化学处理

    物理化学处理的目的是把液态或固态危险废物中的重金属离子沉淀分离出来,并将其稳定化/固化;

    把有毒的废物和有机废物进行分解,使之能安全地进入下一道工序。物理化学处理目前大多采用中和处理技术、氧化还原技术、油水分离技术和稳定化/固化技术。

    废物的综合利用及物化处理设备有:废物的运输槽车、废物的贮存罐、废物输送泵、反应罐、电解槽、破乳及气浮装置、固液分离器(沉降槽、压滤机等)、蒸发浓缩设备等等。

    危险废物的腐蚀特性决定了危险废物的处理装置无法使用单一的钢制设备及钢管道,必需利用非钢结构材料或利用钢结构的强度再辅以非金属结构的耐腐蚀特性的内衬材料进行组合方能克服工艺中相应的耐温、耐压、防腐蚀的工艺要求。为了解决钢制设备,管道,管件等的腐蚀问题,处理装置中的设备,管道等在不同的工艺中以环氧玻璃钢(FRP),聚乙烯(PE),高密度聚乙烯(HDPE), ABS,聚丙烯(PP),增强聚丙烯(RPP),聚丁烯(PB),未增塑聚氯乙(PVC—U),过氯化聚氯乙烯(PVC-C),石墨设备及管道,钛材设备及管道等防腐材质来进行防护,但因环氧玻璃钢的制作工艺及仅能在80℃以下使用等不足,在小流量的工艺管道,管件及泵类使用不合适,其它材料的工艺管道受到使用温度的限制(一般只能在60℃ 以下使用),不能很好地解决操作温度高于60℃的设备及管道系统中的腐蚀防护问题。

    自从氟塑料衬里管线、设备、阀门、离心泵等产品的研制成功系列化生产以来,在中国经过众多防腐业人:i:-十多年的不断改进、创新与发展,为中国的防腐蚀业作出了巨大的贡献。现已在中国、东南

    亚及欧美等国家的石化、炼化、油田、染化、冶炼、制药、军工、环保等各行业得到广泛应用。使用效果得到了广泛的认可。

    三、氟塑料在危险废物处理工业中的应用

    常用氟塑料的主要品种有:

    1、非塑性加工类:聚四氟乙烯(PTFE )

    2、热塑性加工类

    聚全氟乙丙烯(FEP)

    四氟乙烯一全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA )

    聚偏二氟乙烯(PVI)F)

    聚氟乙烯(PVF)

    四氟乙烯一乙烯共聚物(ETFE )

    乙烯一三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)

    聚三氟氯乙烯(PCTFE )

    氟塑料由于分子结构中引入具有负电性的氟原子。因而有高度的化学稳定性和耐高低温性能,除了熔融碱金属(或它的氨溶液)、三氟化氯及元素氟外,它能抵抗任何种类,任何浓度的酸、碱、盐、氧化剂、有机溶剂和其它所有强腐蚀性介质的腐蚀。耐温范围为一195— — 250℃。并且它还有良好的润滑性、优良的电绝缘性、突出的不粘性、独特的耐大气老化性、优异的不燃性及很小的吸水率等性能。因此它具有广泛的应用价值。

    氟塑料由于其物理机械性能的限制,故不宜作结构材料,而只能作为隔离层起防护作用,所以一般采用碳钢等金属材料为结构基材,利用氟塑料隔离介质起到防腐作用。氟塑料家族中以聚四氟乙烯(简称 ),聚全氟乙丙烯(简称F e)的应用最为普遍。F 主要用于制造衬里管道、大型设备、离心泵和搅拌桨等, F e主要用于制造衬里阀门及离心泵等产品。

    氟塑料在危险废物处理工艺中主要应用于以下几个方面:

    1 作为液体输送泵及阀门的密封材料。该部分应用主要是PTFE,因其有良好的耐热,耐化学稳定性和自润滑等性能。

    2 设备及设备衬里。主要是PTFE,FEP,PVI)F制作的换热器及聚四氟乙烯分散液浸渍的石墨换热器。如用于有机废液处理的石墨蒸发器设备、内衬四氟反应器及搅拌浆。

    3 用于输送腐蚀性气体、液体用的管道及管件。在氨氮废水处理及有机废液处理的蒸发工艺中采用金属管内衬PTFE, FEP,PVI)F等管道及管件和PTFE波纹管。

    4 氟塑料泵、阀。各废液处理工艺中的输送泵均采用钢衬氟塑料泵壳及全塑叶轮,在相对高压力(工艺中的操作压力为0.6—1.0MPa)的计量泵中氟塑料衬里活塞及活塞缸的使用效果也很好,阀门的应用主要有全塑球阀,隔膜阀,旋塞阀及钢衬F46球阀,调节阀等。

    四、应用效果

    经五年来的应用效果证明,除因操作不当或因废液中含有大颗粒杂质而出现个别衬四氟泵出现磨损及故障外,氟塑料产品在使用温度,耐磨损性能,耐腐蚀性能等方面具有比FRP, ABS, RPP, PE等常用的防腐材料更加广泛的使用范围及应用效果,在危险废物的处理工艺中的管道,阀门,输送泵及换热蒸发设备上都可以选用,特别是在处理含有CL的废水蒸发浓缩工艺中完全可以替代钛材料的设备、管道、阀门使用。

    五、氟塑料在工艺应用中的缺点

    1 在加工中随着温度的升高,不能从“高弹态”转变到“粘流态”,所以其成型加工、焊接均较困难,且由于表面能低,表面张力大而难于粘结,限制了聚四氟乙烯在腐蚀防护领域中的广泛应用。

    2 氟塑料产品自身钢度较低,不能直接制作整体设备,而只能作为隔离层起防护作用,至于设备的强度、钢度,则需要金属材料来保证。

    3 工艺成形一般均需高温固化,固化时间长,大面积施工不方便,与底材的附着性较差,对颜填料的润湿性差,在有机溶剂中的溶解性也不好,价格较贵等。

    4 钢衬的管道在真空中的应用效果不理想。

    5 因无法在工程现场加工,管道需在厂家制作,现场安装出现尽寸不准确等问题,限制了该工艺的管道尚不能得到广泛的使用。

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