氟塑料產(chǎn)品在危險(xiǎn)廢物處理工藝中的應(yīng)用
一、前言
危險(xiǎn)廢物又稱為“有害廢物”、“有毒廢渣”等,其英文名稱為“危險(xiǎn)的廢物”。危險(xiǎn)廢物的危害特性,包括腐蝕性、急性毒性、浸出毒性、反應(yīng)性、污染性、放射性等。
美國(guó)的《資源保護(hù)與回收法案》(RCRA) 法規(guī)對(duì)腐蝕性廢棄物的定義為:具有以下任何一種性質(zhì)的廢棄物即具有腐蝕性特性:
①含水廢棄物,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得其PH< 2或PH> 12.5。
②液體廢棄物,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)方法,在55℃ 試驗(yàn)溫度下測(cè)定,對(duì)(SAE1020)的腐蝕率> 6.35ram (0.250英寸)/年。
危險(xiǎn)廢物處理處置與污染預(yù)防體系包括危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)生、收集、運(yùn)輸、分類、檢測(cè)、包裝、綜合利用、貯存、處理和處置全過程。
在石油、化工、化肥、冶金、電力、制藥、農(nóng)藥、食品、氯堿、環(huán)保等行業(yè)的生產(chǎn)過程中,各種化學(xué)介質(zhì)對(duì)設(shè)備、管線及配件的腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失非常巨大。據(jù)相關(guān)資料介紹,每年因腐蝕所造成的損失約占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的3%~ 4%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過各類自然災(zāi)害所帶來的損失;每年因腐蝕產(chǎn)生的廢棄物、引發(fā)的化學(xué)物質(zhì)泄漏和所造成的事故,不僅影響了工作人員的身體健康,更嚴(yán)重威脅著工作人員的生命安全。并且,對(duì)自然環(huán)境、生態(tài)平衡所造成的破壞更是觸目驚心。選擇和應(yīng)用好防腐蝕材料以延長(zhǎng)工藝管道及設(shè)備的使用壽命,在危險(xiǎn)廢物處理工藝中顯得尤為重要。
二、危險(xiǎn)廢物的處理工藝與設(shè)備
危險(xiǎn)廢物的處理處置工藝一般包括危險(xiǎn)廢物的收集運(yùn)輸、分類暫存與交換、綜合利用、物理化學(xué)處理、穩(wěn)定化固化、焚燒和安全填埋等過程。
1 危險(xiǎn)廢物的綜合利用
根據(jù)申報(bào)登記數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,我國(guó)危險(xiǎn)廢物的綜合利用率達(dá)到了45.4% ,在過去的近十年中,我國(guó)對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行綜合利用的實(shí)踐中取得了突破性的進(jìn)展。通過化學(xué)反應(yīng)、沉降分離、過濾、電解、蒸發(fā)等工藝過程對(duì)廢物液中含有的少量金、銀、銅、鎳、鉛等的貴重金屬進(jìn)行提煉或制成相應(yīng)的鹽產(chǎn)品。
如利用危險(xiǎn)廢物中的含銅廢液(HW22),含鉛廢物(HW31),廢酸(HW34)和含鎳廢物(HW46)等經(jīng)過各種工藝過程可回收制成海綿銅、硫酸銅、多元氯化鋁、氯化銨、硫酸鉛及酸堿性蝕刻廢液,重新作為工業(yè)原材料使用。
2 危險(xiǎn)廢物的物理化學(xué)處理
物理化學(xué)處理的目的是把液態(tài)或固態(tài)危險(xiǎn)廢物中的重金屬離子沉淀分離出來,并將其穩(wěn)定化/固化;
把有毒的廢物和有機(jī)廢物進(jìn)行分解,使之能安全地進(jìn)入下一道工序。物理化學(xué)處理目前大多采用中和處理技術(shù)、氧化還原技術(shù)、油水分離技術(shù)和穩(wěn)定化/固化技術(shù)。
廢物的綜合利用及物化處理設(shè)備有:廢物的運(yùn)輸槽車、廢物的貯存罐、廢物輸送泵、反應(yīng)罐、電解槽、破乳及氣浮裝置、固液分離器(沉降槽、壓濾機(jī)等)、蒸發(fā)濃縮設(shè)備等等。
危險(xiǎn)廢物的腐蝕特性決定了危險(xiǎn)廢物的處理裝置無法使用單一的鋼制設(shè)備及鋼管道,必需利用非鋼結(jié)構(gòu)材料或利用鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度再輔以非金屬結(jié)構(gòu)的耐腐蝕特性的內(nèi)襯材料進(jìn)行組合方能克服工藝中相應(yīng)的耐溫、耐壓、防腐蝕的工藝要求。為了解決鋼制設(shè)備,管道,管件等的腐蝕問題,處理裝置中的設(shè)備,管道等在不同的工藝中以環(huán)氧玻璃鋼(FRP),聚乙烯(PE),高密度聚乙烯(HDPE), ABS,聚丙烯(PP),增強(qiáng)聚丙烯(RPP),聚丁烯(PB),未增塑聚氯乙(PVC—U),過氯化聚氯乙烯(PVC-C),石墨設(shè)備及管道,鈦材設(shè)備及管道等防腐材質(zhì)來進(jìn)行防護(hù),但因環(huán)氧玻璃鋼的制作工藝及僅能在80℃以下使用等不足,在小流量的工藝管道,管件及泵類使用不合適,其它材料的工藝管道受到使用溫度的限制(一般只能在60℃ 以下使用),不能很好地解決操作溫度高于60℃的設(shè)備及管道系統(tǒng)中的腐蝕防護(hù)問題。
自從氟塑料襯里管線、設(shè)備、閥門、離心泵等產(chǎn)品的研制成功系列化生產(chǎn)以來,在中國(guó)經(jīng)過眾多防腐業(yè)人:i:-十多年的不斷改進(jìn)、創(chuàng)新與發(fā)展,為中國(guó)的防腐蝕業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。現(xiàn)已在中國(guó)、東南
亞及歐美等國(guó)家的石化、煉化、油田、染化、冶煉、制藥、軍工、環(huán)保等各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。使用效果得到了廣泛的認(rèn)可。
三、氟塑料在危險(xiǎn)廢物處理工業(yè)中的應(yīng)用
常用氟塑料的主要品種有:
1、非塑性加工類:聚四氟乙烯(PTFE )
2、熱塑性加工類
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 )
氟塑料由于分子結(jié)構(gòu)中引入具有負(fù)電性的氟原子。因而有高度的化學(xué)穩(wěn)定性和耐高低溫性能,除了熔融堿金屬(或它的氨溶液)、三氟化氯及元素氟外,它能抵抗任何種類,任何濃度的酸、堿、鹽、氧化劑、有機(jī)溶劑和其它所有強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的腐蝕。耐溫范圍為一195— — 250℃。并且它還有良好的潤(rùn)滑性、優(yōu)良的電絕緣性、突出的不粘性、獨(dú)特的耐大氣老化性、優(yōu)異的不燃性及很小的吸水率等性能。因此它具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
氟塑料由于其物理機(jī)械性能的限制,故不宜作結(jié)構(gòu)材料,而只能作為隔離層起防護(hù)作用,所以一般采用碳鋼等金屬材料為結(jié)構(gòu)基材,利用氟塑料隔離介質(zhì)起到防腐作用。氟塑料家族中以聚四氟乙烯(簡(jiǎn)稱 ),聚全氟乙丙烯(簡(jiǎn)稱F e)的應(yīng)用最為普遍。F 主要用于制造襯里管道、大型設(shè)備、離心泵和攪拌槳等, F e主要用于制造襯里閥門及離心泵等產(chǎn)品。
氟塑料在危險(xiǎn)廢物處理工藝中主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面:
1 作為液體輸送泵及閥門的密封材料。該部分應(yīng)用主要是PTFE,因其有良好的耐熱,耐化學(xué)穩(wěn)定性和自潤(rùn)滑等性能。
2 設(shè)備及設(shè)備襯里。主要是PTFE,F(xiàn)EP,PVI)F制作的換熱器及聚四氟乙烯分散液浸漬的石墨換熱器。如用于有機(jī)廢液處理的石墨蒸發(fā)器設(shè)備、內(nèi)襯四氟反應(yīng)器及攪拌漿。
3 用于輸送腐蝕性氣體、液體用的管道及管件。在氨氮廢水處理及有機(jī)廢液處理的蒸發(fā)工藝中采用金屬管內(nèi)襯PTFE, FEP,PVI)F等管道及管件和PTFE波紋管。
4 氟塑料泵、閥。各廢液處理工藝中的輸送泵均采用鋼襯氟塑料泵殼及全塑葉輪,在相對(duì)高壓力(工藝中的操作壓力為0.6—1.0MPa)的計(jì)量泵中氟塑料襯里活塞及活塞缸的使用效果也很好,閥門的應(yīng)用主要有全塑球閥,隔膜閥,旋塞閥及鋼襯F46球閥,調(diào)節(jié)閥等。
四、應(yīng)用效果
經(jīng)五年來的應(yīng)用效果證明,除因操作不當(dāng)或因廢液中含有大顆粒雜質(zhì)而出現(xiàn)個(gè)別襯四氟泵出現(xiàn)磨損及故障外,氟塑料產(chǎn)品在使用溫度,耐磨損性能,耐腐蝕性能等方面具有比FRP, ABS, RPP, PE等常用的防腐材料更加廣泛的使用范圍及應(yīng)用效果,在危險(xiǎn)廢物的處理工藝中的管道,閥門,輸送泵及換熱蒸發(fā)設(shè)備上都可以選用,特別是在處理含有CL的廢水蒸發(fā)濃縮工藝中完全可以替代鈦材料的設(shè)備、管道、閥門使用。
五、氟塑料在工藝應(yīng)用中的缺點(diǎn)
1 在加工中隨著溫度的升高,不能從“高彈態(tài)”轉(zhuǎn)變到“粘流態(tài)”,所以其成型加工、焊接均較困難,且由于表面能低,表面張力大而難于粘結(jié),限制了聚四氟乙烯在腐蝕防護(hù)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。
2 氟塑料產(chǎn)品自身鋼度較低,不能直接制作整體設(shè)備,而只能作為隔離層起防護(hù)作用,至于設(shè)備的強(qiáng)度、鋼度,則需要金屬材料來保證。
3 工藝成形一般均需高溫固化,固化時(shí)間長(zhǎng),大面積施工不方便,與底材的附著性較差,對(duì)顏填料的潤(rùn)濕性差,在有機(jī)溶劑中的溶解性也不好,價(jià)格較貴等。
4 鋼襯的管道在真空中的應(yīng)用效果不理想。
5 因無法在工程現(xiàn)場(chǎng)加工,管道需在廠家制作,現(xiàn)場(chǎng)安裝出現(xiàn)盡寸不準(zhǔn)確等問題,限制了該工藝的管道尚不能得到廣泛的使用。
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