Защита окружающей среды в производстве порохов и твердых ракетных топ

Технологический процесс, разработанный ГосНИИХП, предусматривает следующие основные операции:

дробление и измельчение пороховых элементов в водной среде до размеров 0,3—1,0 мм;

деполимеризацию и денитрацию полимерной ос­ новы;

выделение примесей; приготовление лаковой основы;

регенерацию используемого экстрагента. Процесс может быть реализован с использовани­

ем основного оборудования производства НЦ: дис­ ковой дробилки, мельниц, лаверов, автоклавов, реак­ торов, сборников и др. Один из вариантов техноло­ гической схемы получения лаковой основы из уста­ ревших порохов показан на рис. 6.2.

Ориентировочный расход на 1 тонну продукции: воды — 50 м3, экстрагента — не более 25 кг, тепло­ вой энергии — 1600 кВт-час, холода —0,5 Гкал/т.

Предложенная технологическая схема в экологи­ ческом отношении относительно безопасна, так как не предусматривает выделения значительного коли­ чества вредных веществ в окружающую среду.

6.3. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАЗМЫВ ЗАРЯДОВ ИЗ СМЕСЕВЫХ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ

С УТИЛИЗАЦИЕЙ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО ПРОДУКТА

Технология гидроразмыва (резка и измельчение топлива водой под высоким давлением) топлива бы­ ла разработана для освобождения РД от бракован­ ных зарядов.

Метод гидродинамического разрушения зарядов СРТТ позволяет создать экологически чистый про­ цесс, обеспечивающий возможность утилизации топлива и его ценных компонентов, а также сохра­ нения целостности корпуса РД.

Учитывая, что увлажнение топлива способствует снижению его чувствительности к механическим воздействиям (удару, трению), а с компонентами большинства видов топлив вода химически мало ре­ агирует, при гидроразмыве в качестве рабочей жид­ кости, как правило, используют воду. Резка топлива струей воды и измельчение его в водной среде — менее опасные операции, чем механическая раздел­ ка сухого топлива.

Созданы гидромониторные установки, на кото­ рых разрезка топлива осуществляется под высоким давлением (500—700 кг/см2).

Основными параметрами этого процесса явля­ ются:

давление и температура рабочей жидкости; расход рабочей жидкости; диаметр и скорость струи;

расстояние от сопла до поверхности топлива; отсутствие химического воздействия между ра­

бочей жидкостью и топливом.

Экологическая безопасность процесса обеспечи­ вается путем организации замкнутого водооборота с очисткой используемой воды и утилизацией из­ мельченного топлива. Измельченное топливо утили­ зируется в виде добавки в промышленные ВВ (до 25 %) или используется для регенерации ценных компонентов, в первую очередь окислителей.

Принципиальная технологическая схема гидромо­ ниторной установки (ГМУ) представлена на рис. 6.3.

ГМУ включает следующие основные узлы: гидромонитор, установленный на тележку, со­

стоящий из сопла, штанги и элементов для продоль­ ного и радиального передвижения штанги с соплом;

насос высокого давления; транспортер; измельчитель;

оборудование для приготовления, сбора и цирку-

Вода

Рис. б.З. Принципиальная технологическая схема гидромонитор­ ной установки

ляции жидкости: реактор, фильтр, расходные емко­ сти, насосы.

РДТТ, подлежащий гидроразмыву, устанавливает­ ся на платформе и закрепляется для исключения перемещения в случае аварийной ситуации. Изде­ лие и штанга гидромонитора располагаются под углом, что обеспечивает удаление кусков топлива и сток воды из корпуса РДТТ. Штанга гидромони­ тора с соплом центруется относительно оси канала заряда.

Рабочая жидкость готовится в реакторе путем смешения воды с ингибитором и передается в рас­ ходные емкости. Из расходной емкости вода насо­

сом высокого давления подается в сопло гидромони­ тора для разрезки топлива. В случае необходимости насосом низкого давления вода подается в канал изделия для удаления кусков топлива. Куски топлива с водой из корпуса по транспортеру поступают на дополнительное измельчение. Измельченное топ­ ливо попадает в отстойник, откуда загружается в контейнер и направляется на приготовление про­ мышленных ВВ или на выщелачивание отдельных компонентов. Вода из отстойника через фильтр возвращается в расходную емкость. В воде, исполь­ зуемой для резки и измельчения топлива при ее многократной циркуляции, накапливаются раство­ римые компоненты топлива, в основном окислитель. При достижении концентрации окислителя в во­ де около 10 % раствор направляется на регенера­ цию окислителя-перхлората аммония и других ком­ понентов.

Технологическая схема гидроразмыва и измель­ чения топлива в среде десенсибилизирующей жид­ кости, разработанная фирмой "Тиокол" (Thiokol) США, показана на рис. 6.4, а и б. Измельченное

Рис. 6.4. Технологическая схема гидромониторной установки фир­ мы "Тиокол" (США).

а — технологическая схема гидроразмыва топлива: А — здание ги­ дроразмыва топлива; 1 — транспортная тележка, 2 — РДТТ, 3 — штанга, 4 — насосы высокого давления, 5 — насосы охлаждающей жидкости, 6 — охладитель, 7 —теплообменник, 8 — напорный бак, 9 — насосы твердой фракции, 10 — вибросито, 11 — детектор ме­ талла, 12 — конвейер, 13 — циркуляционный бак, 14 — насосы центрифуги, 15 — центрифуга, 16 — циркуляционные насосы; б — технологическая схема измельчения топлива в среде десенсиби­ лизирующей жидкости для использования в качестве добавки в эмульсионное промышленное ВВ: 1 — дробилка, 2 — мельница, 3 — резервуар измельченного топлива, 4 — насосы для суспензии, 5 — баки десенсибилизирующей жидкости, 6 — насосы, 7 — виброси­ то, 8 —детектор металла, 9 — конвейер затаривания измельченно­ го топлива в емкости, 10 — бак смешивания десенсибилизирую­ щей жидкости, 11 —ковшевой подъемник, 12 — шнеки, 13 — ем­

кости для добавок, 14 —насосы, 15 — отстойники, 16 — склад

топливо используется в качестве добавки при изго­ товлении промышленных ВВ.

Эта схема имеет следующие особенности. В на­ порном баке с целью охлаждения рабочей жидкости установлен теплообменник. Предусмотрен детектор металла для контроля отсутствия металла в топливе перед подачей его на измельчение. Из рабочей жид­ кости после гидромонитора твердые частицы уда­ ляются с помощью центрифуги, поэтому в напор­ ный бак поступает вода, очищенная от нерастворенных веществ. Куски топлива подвергаются из­ мельчению сначала на дробилке, затем на мельнице. Измельчение топлива происходит в среде десенси­ билизирующей жидкости, которая готовится в ем­ кости путем растворения в воде гуаровой смолы, нитратов аммония и кальция. Эти компоненты вхо­ дят в рецептуру промышленных ВВ, изготавливае­ мых с добавлением измельченного смесевого твер­ дого топлива.

Схема расположения сопел при проведении про­ цесса гидроразмыва топлива крупногабаритного РДТТ показана на рис. 6.5.

На рис. 6.6 приведена принципиальная схема про­ изводства эмульсионного ВВ с добавлением СРТТ, предложенная также фирмой "Тиокол» совместно с фирмой "Дайна-Нобель".

Эмульсионное ВВ изготавливается путем смеше­ ния увлажненного окислителя (смесь нитрата аммо­ ния, нитратов натрия и кальция с водой и добавка­ ми) со смесью жидких компонентов, состоящей из мазута, минерального масла и эмульгатора. Приго­ товленная эмульсия насосом перекачивается в дру­ гой смеситель, где в эмульсию добавляется измель­ ченное десенсибилизированное топливо. После пе­ ремешивания готовое промышленное ВВ насосом подается в специализированную автомашину для транспортирования на место потребления.

Рис. 6.5. Схема удаления топлива из корпуса РД:

а — расположение сопел при проведении процесса гидроразмыва топлива по технологии фирмы "Тиокол" (США); б — схема удаления СРТТ по технологии фир­ мы Byron Jackson (США): 1 — режущая головка, 2 — прорезающее сопло, 3 — отрезающее сопло, 4 — по­ ложение режущей головки и сопел при повороте на

180°, 5 —топливо

Промышленные ВВ эмульсионного и гелеобразно­ го типа с добавлением измельченного СРТТ до 25 % являются экологически безопасными, так как при взрыве практически не выделяются в атмосферу та­ кие вредные вещества, как хлористый водород и хлор.

Так, например, термодинамические расчеты по­ казывают, что газообразные продукты взрыва ВВ эмульсионного типа "Эмульпан", содержащего 20 % СРТТ, имеют следующий состав (в молярных долях):

Технология гидроразмыва СРТТ позволяет также регенерировать отдельные компоненты топлива. В процессе гидравлической резки и измельчения топ­ лива часть компонентов растворяется в воде. При многократной циркуляции воды количество раство­ ренных компонентов становится значительным, рас­ твор постепенно насыщается. Компоненты из рас­ твора выделяются путем осаждения или выпарива­ ния воды и очищаются от примесей. Принципиаль­ ная технологическая схема регенерации перхлората аммония, разработанная НПО им. С.М. Кирова, при-

Рис. б.б. Принципиальная схема производства эмульсионного ВВ с добавлением СРТТ, предложенная фирмами "Тиокол" и "Дайна Нобел" (США):

А — здание подготовки нитратов аммония, натрия, кальция; Б — здание приготовления эмульсии; 1 — шнек, 2 — резервуар смеши­ вания окислителей с добавками, 3 — сборный резервуар окислите­ ля, 4 — расходная емкость мазута, 5 — расходная емкость мине­ рального масла, 6 — емкость эмульгатора, 7 — емкость жидких го­ рючих компонентов, 8 — накопительный резервуар окислителя, 9 — блок смешивания эмульсии, 10 — перекачивающий насос эмульсии, 11 — емкость для измененного десенсибилизированного топлива, 12 — перекачивающий насос эмульсионного ВВ, 13 — смеситель, 14 — специализированная автомашина для до ставки

эмульсионного ВВ

Нитраты, аммония, натрия кальция