Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области утилизации взрывчатых материалов, извлеченных из боеприпасов, и может быть использовано при изготовлении промышленных взрывчатых веществ (ПВВ).

В наибольшей мере проблемы утилизации взрывчатых материалов касаются артиллерийских порохов и тротила, т.к. они широко применялись для снаряжения различных боеприпасов. Промышленные ВВ на основе извлекаемых из боеприпасов порохов и тротила не должны уступать по эффективности, технологической и экологической безопасности промышленным ВВ традиционного штатного производства.

Известен способ утилизации тротила, извлеченного из боеприпасов при расснаряжении, заключающийся в изготовлении гранулированного тротила марки УГ (гранулированный), который предназначен для ручного и механизированного заряжания скважин (Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ: Учеб. Пособие для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 397 с., ил.).

Широкому применению артиллерийских порохов, в отличие от тротила, мешает их более высокая чувствительность к тепловым импульсам и легкость электризации по сравнению с ПВВ. При пересыпании они могут электризоваться до высоких потенциалов, что может привести к искровому разряду и вызвать воспламенение пороховой пыли или паров летучего растворителя. По чувствительности к удару пороха аналогичны динамитам, т.е. относятся к наиболее чувствительным промышленным ВВ. Это повышает опасность их применения при заполнении скважин методом ручного или механизированного заряжания.

С целью повышения безопасности использования артиллерийских порохов осуществляют флегматизацию их нефтепродуктами (индустриальным маслом, дизельным топливом), водой и другими органическими добавками.

Так, например, известен способ утилизации пироксилиновых и баллиститных порохов при изготовлении таких промышленных ВВ, как гранипоры марок БП-1 и БП-3 (разработчик ФЦДТ «Союз») (Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ: Учеб. Пособие для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 397 с., ил.).

Гранипоры представляют собой смесь измельченных пироксилиновых и баллиститных порохов в соотношении 1:1 с добавлением индустриального масла (жидкий нефтепродукт) в количестве 1,5%.

Недостатки гранипоров в основном обусловлены применением в них индустриального масла - дефицитного продукта переработки невосполнимого природного сырья, что не только удорожает производство взрывчатой композиции, но и снижает ее взрывчатые характеристики. Кроме того, наличие жидкой фазы с течением времени приводит к расслоению взрывчатой композиции, что снижает ее эксплуатационные качества.

Наиболее близким к изобретению является способ утилизации нитроцеллюлозных порохов при изготовлении ПВВ - диабазитов (разработчик НИИПМ). В составе диабазита содержится измельченный баллиститный порох или пироксилиновый порох (95-98%), окись цинка или цинковые белила (2-5%), а также индустриальное масло до 2% (Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ: Учеб. Пособие для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 397 с., ил.). Применение окиси цинка или цинковых белил совместно с минеральным маслом повышает устойчивость взрывчатой композиции к расслоению, но в, то же время, снижает ее взрывчатые параметры и повышает ее себестоимость.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение, заключается в создании высокопроизводительного способа утилизации артиллерийских порохов и тротила при получении промышленного взрывчатого вещества по своей эффективности, технологической и транспортной безопасности не уступающего промышленным ВВ традиционного производства.

Технический результат достигается тем, что в способе утилизации взрывчатых материалов, включающем измельчение артиллерийских порохов до гранул размером до 20 мм, термостатирование измельченных порохов, дозирование и покрытие измельченных порохов защитным составом, расфасовку и упаковку готового промышленного взрывчатого вещества, согласно изобретению в качестве защитного состава используют утилизируемый тротил, в связи с чем способ содержит стадию плавления и непрерывного дозирования жидкого тротила, который одновременно с подогретым порохом подают на устройство вибротранспортер-лоток с подогревом, на котором зерна измельченного пороха перемещаются и одновременно покрываются тротилом, после чего их выгружают в воду для охлаждения, а затем гранулы промышленного взрывчатого вещества направляют на сушку.

Проблема утилизации артиллерийских порохов, извлекаемых из боеприпасов при их расснаряжении в процессе конверсии военной техники, весьма актуальна. Уничтожение их путем сжигания экономически нецелесообразно, а также экологически вредно.

Однако широкому применению артиллерийских порохов мешает их высокая чувствительность к тепловым импульсам и легкость электризации по сравнению с промышленными взрывчатыми веществами. Это повышает опасность их применения при заполнении скважин методом засыпки. Снизить способность к электризации артиллерийских порохов возможно нанесением на их поверхность пленки другого вещества с меньшей электризующей способностью. Как правило, в качестве таких веществ используются инертные к взрывчатым превращениям вещества: вода, органические и неорганические соединения. В случае же, когда в качестве материала покрывающего зерна пороха используется взрывчатое вещество, например тротил, может быть достигнуто:

- снижение способности к электризации и чувствительности к начальным импульсам;

- улучшение сыпучести гранул взрывчатой композиции по сравнению с чистым порохом;

- увеличение физической и химической стойкости по сравнению с чистым порохом;

- регулирование взрывчатых характеристик ПВВ изменением массового соотношения: порох-тротил;

- утилизация тротила.

В результате проведенных исследований было разработано и изготовлено в лабораторных и промышленных условиях сыпучее композиционное взрывчатое вещество - «Пиротол 90/10» (ТУ 7276-002-21142193-97). Пиротол 90/10 представляет собой сыпучий водоустойчивый композиционный материал из измельченного артиллерийского пороха с диаметром зерен не более 20-ти мм, поверхность которого полностью покрыта тротилом. Содержание тротила в пиротоле составляет не менее 10%. Это способствует снижению чувствительности к механическим воздействиям основного компонента (пороха) до значений, обеспечивающих технологическую и транспортную безопасность. Благодаря оптимальному соотношению взрывчатых компонентов пиротол 90/10 превосходит по своим характеристикам не только разрешенные к применению промышленные ВВ на основе пороха, но и гранулированный тротил. Сравнительные характеристики промышленных ВВ приведены в таблице.

Пиротол 90/10 применяется для ведения взрывных работ на дневной поверхности при ручном заряжании скважинах любой степени обводненности. Так результаты испытаний на Троицком карьере в Самарской области показали, что рыхление горной породы совершаемые взрывом пиротола соответствует применению аналогичных зарядов из граммонита 79/21.

При проведении патентных исследований по заданной теме не были обнаружены аналоги устройства используемого для покрытия гранул взрывчатого материала слоем другого взрывчатого материала.

В связи с этим была поставлена задача разработки сравнительно дешевого высокопроизводительного технологического процесса, позволяющего наносить на порох небольшое, но равномерное покрытие тротила.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение, заключается в создании высокопроизводительного устройства для нанесения слоя тротила на поверхность зерен измельченного артиллерийского пороха с возможностью регулирования количества наносимого вещества.

Технический результат достигается применением устройства, состоящего из закрепленного на двух опорах-амортизаторах прямоугольного стального лотка со стенками открытого со стороны выгрузки готового продукта, оборудованного обогреваемым горячей водой двойным дном-рубашкой, содержащим перед местом выгрузки участок с отверстиями и имеющее наклон в сторону загрузки зерен пороха, к двойному дну-рубашке которого снизу под углом около 70° прикреплен шток вибропривода, для придания ему возвратно-поступательного движения

Для проверки возможности непрерывного получения композиционных взрывчатых материалов на основе пороха и тротила был изготовлен вибротранспортер-лоток, устройство которого приведено на рисунке 1. Вибротранспортер-лоток представляет собой загрузочную емкость 2 в форме прямоугольного лотка с двойным дном 6 для водного подогрева содержимого 1 емкости (жидкий тротил, зерна пороха). Емкость стоит на 2-х опорах-амортизаторах 3,5. Загрузочная емкость приводится в возвратно-поступательное (снизу-вверх под углом 70°) движение с помощью вибратора 4, ударяющего по емкости снизу. Вибратор, в свою очередь, приводится в движение редуктором, работающим от электромотора. Скорость вращения вала электродвигателя, а значит и частота вибрации, регулируется напряжением, подаваемым на электромотор. Амплитуда колебаний регулируется высотой опор-амортизаторов. Нагрев содержимого емкости производится не только с помощью воды рубашки, но и воздухом, подаваемым на поверхность гранул.

Устройство работает следующим образом. Для запуска устройства необходимо предварительно включить термостат и прогреть рубашку 6 до 83-84°C. Предварительно загружается небольшое количество тротила, с тем, чтобы им покрыть поверхность аппарата. Далее включают вибратор и ведут одновременно загрузку расплавленного тротила и подогретого пороха. Их подают в загрузочную часть лотка, и они под действием вибрации перемещаются в противоположный конец лотка к месту выгрузки готового продукта - пиротола. При этом происходит интенсивное перемешивание содержимого, нанесение тротила на порох и частичное охлаждение гранул. Процесс нанесения тротила на зерна пороха в виброкипящем слое проходит за достаточно короткий промежуток времени - 15-20 с. Для предотвращения возможного слипания гранул их выгрузку осуществляют в емкость с холодной водой. Полученные таким образом гранулы имеют хорошее покрытие и содержат 7,5% тротила.

С учетом достаточного хорошего качества получаемого покрытия температура предварительного прогрева гранул была снижена до 80°C. Качество покрытия при этом не изменилось, а количество наносимого тротила увеличилось до 10-12%. Кроме того, снижение температуры прогрева повысило экономичность и безопасность процесса.

Проведение операции дражирования в виброкипящем слое показало возможность получения композиционных ВВ на основе порохов и тротила с возможностью регулирования соотношения компонентов. При этом гранулы имели обтекаемую форму и хорошую сыпучесть.

Метод дражирования в виброкипящем слое имеет следующие достоинства:

- точность соотношения использующихся компонентов;

- возможность регулировки толщины покрытия гранул;

- равномерность покрытия и отсутствие острых углов.

С учетом полученных результатов была разработана технологическая схема изготовления композиционного взрывчатого вещества на основе артиллерийского пороха, покрытого тротилом. Технологическая схема приведена на рисунке 2. Процесс изготовления пиротола происходит следующим образом: утилизируемый артиллерийский порох подается в отделение измельчения 7, где он подогревается, увлажняется водой и измельчается до гранул размером до 20-ти мм. Измельченный влажный порох подается в загрузочный бункер 8, откуда он транспортером-дозатором подается в подогреватель 9, где с помощью горячего пара прогревается до 80°C, а затем дозируется в вибротранспортер-лоток 13. Водный конденсат собирается в сборнике конденсата 10. Для плавления и непрерывной дозировки тротила используются применяемые в промышленности плавители 11 и дозаторы 12. В качестве основного аппарата технологического процесса используется вибротранспортер-лоток 13 с подогревом, обеспечивающий время пребывания в нем гранул в течение 15-20 с, имеющий борта и отвечающий требованиям работы с ВМ. Температура вибротранспортера-лотка должна быть 83-84°C. Подогрев может осуществлятся горячей водой, циркулирующей по замкнутому контуру, снабженному нагревательным элементом. Готовый продукт подается в емкость для охлаждения 15, заполненную холодной водой, откуда он транспортером подается в отделение сушки 16. Избыток тротила собирается в сборнике 14.

Данная технологическая схема процесса позволяет получать композиционный ВМ с содержанием тротила от 7 до 12%. Тротил наносится на пороховые гранулы равномерным слоем, полностью покрывая их.

Для проведения дальнейших испытаний пиротола была разработана техническая (ТУ 7276-002-21142193-97) и технологическая документация для постановки на производство и применение. На предприятии ОАО «Промсинтез» (г.Чапаевск, Самарская область) изготовлено оборудование и смонтирована установка по производству пиротола 90/10, выпущена опытная партия продукта.

Независимая экспертная организация Волго-Вятский филиал ЗАО «Взрывиспытания» осуществила экспертизу технической документации и провела контрольные испытания продукта на соответствие требованиям ТУ 7276-002-21142193-97. Учитывая положительные результаты контрольных испытаний, полноту и качество технической документации, экспертная организация рекомендовала допустить пиротол 90/10 к производству и испытаниям в промышленных условиях.