硝酸肼镍废水的处理和回收利用

The Treatment and Reclaim Utilization of the Waste Water of Nickel Hydrazine Nitrate

摘要: 介绍了用母液循环、分解、沉淀分离等方法处理和回收利用硝酸肼镍废水。实践证明：利用“母液循环”工艺制备硝酸肼镍可大量减少废水产生、节约水量，并且能提高产品质量；利用分解、沉淀分离的方法可回收硝酸镍，处理后的废水符合国家规定排放标准。

Abstract: This paper introduces using the methods of liquor cycle, decomposition, precipitation, separation to treat and recycle the waste water of nickle hydrazine nitrate. Practice proved that: using the technology of liquor cycle to prepare the nickle hydrazine nitrate can greatly reduce waste water generation, conserve water and improve product quality; the use of decomposition and precipita-tion separation could recover nickle nitrate and the treated waste water is in line with the nation emission standards.

1. 引言

硝酸肼镍是一种络合物起爆药，化学式[Ni(N₂H₄)₃](NO₃)₂，爆发点(212~215)℃。其具有制造工艺简单、产品性能好、质量稳定及生产安全的特点。目前在国内民爆企业中逐渐得到推广应用，特别是随着国家禁止机械感度高的D∙S共晶、K∙D复盐和限制废水量大的DDNP等起爆药的生产，硝酸肼镍将会得到大量使用。但是，据相关资料报道：硝酸肼镍的毒性等同于叠氮化铅、D∙S、5-硝基四唑汞和DDNP；高于铅∙钡共晶、四氮烯、斯蒂酚酸等[1] ，另外，镍及其化合物可致癌。所以，处理和回收利用硝酸肼镍废水有着非常重要的意义。

2. 硝酸肼镍废水的产生与组成

合成硝酸肼镍的方法主要有三种：一是通过镍粉与溶于水合肼的铵盐溶液反应，再往反应液中加进乙醇，使得产物成结晶析出；二是硝酸镍与水合肼的乙醇溶液直接反应；三是硝酸镍与水合肼直接反应。目前国内厂家采用是第三种，即由硝酸镍与水合肼在适当的条件下反应制得 [2] - [4] ，其反应式如下：

硝酸肼镍制备工艺流程见图1。

由此可知，硝酸肼镍制备中生产的废水主要包括母液排出和洗涤废水两部分，其废水中有害物质的组成主要是小结晶硝酸肼镍和未反应完全的硝酸镍等。

3. 废水的处理和回收利用

3.1. 处理步骤与流程

第一步，母液循环。将反应后的母液返回化合器中，然后调整母液的酸碱度达到工艺要求后作为反应底液用于硝酸肼镍制备，一般循环利用(45~50)批后排放进入第二步。

第二步，硝酸肼镍分解。在循环利用后的母液与洗涤废水中加入硝酸以分解其中的硝酸肼镍，反应式如下：第三步，硝酸镍分离回收。在经分解的废水中加入氢氧化钠，将废水中的硝酸镍以氢氧化镍沉淀分离出来，分离后的氢氧化镍沉淀再用硝酸反应生成具有使用价值的硝酸镍。其处理过程中的反应方程式如下：

Figure 1. Preparative process chart of nickel hydrazine nitrate

图1. 硝酸肼镍制备工艺流程图

硝酸肼镍废水处理和回收利用工艺流程见图2。

对以上经分解、沉淀后的滤液进行检测，合格后排放。

3.2. 母液回收利用的优势

在起爆药制备中，晶种的加入方式通常有二种：一种是预加晶种，即在化合过程中加入，为了操作方便，常常在化合前将一定质量的起爆药结晶加于底液中，使之一开始就形成饱和溶液；另一种是采用加入提前液的方法，即在正式加料前，先往底液中加入一定量的反应原料液，使之发生化学反应，形成过饱和溶液，并析出微小晶粒，作为晶种 [5] 。本文硝酸肼镍起爆药制备中母液回收利用属前一种情形，因母液中含有细小的硝酸肼镍结晶，此细小结晶可作为晶核(晶种)，由于受到晶种的诱导，溶液中的构晶离子将向晶核(晶种)表面扩散，并沉淀在晶核上，从而成长为我们所要求的晶体。实践证明，在硝酸肼镍制备中，利用母液作为反应底液，可大大提高产品的假密度，改善药剂的流散性。我们分别用水、母液作为反应底液制备硝酸肼镍，其试验结果见表1。

从表1可以看出，水作为反应底液制备硝酸肼镍，5批产品的平均假密度为0.76 g/cm³；母液作为反应底液制备硝酸肼镍，5批产品的平均假密度为0.89 g/cm³。因此，用母液作为反应底液制备硝酸肼镍产品的假密度明显高于用水作为反应底液制备硝酸肼镍产品的假密度。

另外，母液回收利用可节约水量，根据生产工艺，按20 Kg/批投产，每批产品需耗水120 Kg，而每制一批母液可循环生产(45~50)批产品，这样，每制一批新母液用于循环生产，能节约(5~6)吨水。

3.3. 废水的处理效果

我们以不同的时间段每天抽测三个样，连续抽测三天，其检测结果见表2。

从表2可以看出，循环利用后的母液和洗涤废水经过分解、沉淀与回收处理后，排放水中镍含量小于1.0 mg/L，去除率达成98%以上，符合GB8978-1996《污水综合排放标准》要求。

Figure 2. Process chart of waste water treatment and comprehensive utilization of nickel hydrazine nitrate

图2. 硝酸肼镍废水处理和回收利用工艺流程图

Table 1. Apparent density data of product for varying reaction base solution after preparing nickel hydrazine nitrate

表1. 不同反应底液制备硝酸肼镍后产品的假密度数据

Table 2. Before and after waste water treating the examining data of the nickel content

表2. 废水处理前后镍含量检测数据

注：根据GB8978-1996《污水综合排放标准》要求：镍最高允许排放浓度为1.0 mg/L。

4. 结论

1) 在硝酸肼镍制备中，利用母液循环工艺制备硝酸肼镍，可节约水量，提高产品的假密度，改善药剂的流散性。

2) 废水处理后，其中镍含量符合GB8978-1996《污水综合排放标准》要求。

3) 对硝酸肼镍废水进行处理和回收利用，既减少了污染又节约了费用，具有较好的环境效益和经济效益。