Защита окружающей среды в производстве порохов и твердых ракетных топ

Госкомгидромет СССР — Государственный ко­ митет СССР по гидрометеорологии

Росгидромет — Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

Минмаш СССР — Министерство машинострое­ ния СССР

Минводхоз СССР — Министерство водного хо­ зяйства СССР

Минздрав СССР (России) — Министерство здра­ воохранения СССР (России)

МПР России — Министерство природных ресур­ сов Российской Федерации

Госатомнадзор России — Федеральный надзор России по ядерной и радиационной безопасности.

ВВЕДЕНИЕ

Пороховая промышленность является специфиче­ ской отраслью химического профиля, где к числу основных проблем, наряду с обеспечением безопас­ ности производства и высокого качества выпускае­ мой продукции, относится защита окружающей среды.

Пороходелие в России имеет почти шестисотлет­ нюю историю. За это время сформировались сле­ дующие основные виды производства:

дымных порохов; нитратов целлюлозы; пироксилиновых порохов; нитроглицерина;

баллиститных порохов и ракетных твердых топ­ лив;

сферических порохов; смесевых ракетных твердых топлив.

Кроме того, имеются специализированные науч­ но-исследовательские лаборатории, испытательные базы, участки по сборке зарядов, стенды и полиго­ ны для испытания порохов и различных твердотоп­ ливных зарядов. В последние годы появилась необ­ ходимость создания новых производств, связанных с утилизацией устаревших порохов, ТРТ и зарядов.

Указанные производства имеют свои технологи­ ческие особенности, однако есть общие признаки, характерные для пороховых производств. К ним от­ носятся: повышенная огне- и взрывоопасность; многостадийность процессов; химически опасные тех­ нологии; использование различных видов химичес­ кого сырья, в ряде случаев обладающего токсичны­

ми свойствами; большая территория; употребление значительного количества воды и др.

Предприятия оборонной промышленности, в ча­ стности производства порохов и ТРТ, потенциально могут представлять повышенную экологическую опасность. В начале 90-х годов выбросы загрязняю­ щих веществ в атмосферу оборонным комплексом составили около 3 % всех выбросов в целом по Рос­ сии, а объем загрязненных вод — 8 % от всех сбро­ сов в промышленности [1].

Физико-химические процессы на некоторых фа­ зах пороховых производств сопровождаются выде­ лением значительного количества газообразных вы­ бросов и сточных вод, содержащих вредные вещест­ ва. При аварийных случаях возможны залповые вы­ бросы токсичных веществ, что может привести к существенному ухудшению экологической обста­ новки в районах размещения пороховых предприя­ тий. Поэтому обеспечение экологической безопас­ ности пороховых производств является серьезной проблемой, и ее решению постоянно уделялось мно­ го внимания. Решением этой проблемы занимались ученые и специалисты НИИ и предприятий порохо­ вой отрасли совместно с учеными ряда вузов. Боль­ шой творческий вклад в разработку процессов и оборудования для улова вредных веществ внесли профессор А.Ф. Махоткин (КХТИ), канд. техн. наук С.Г. Богатырев и А.Д. Сапожников (НПО им. В.И. Ленина), профессор В.Н. Кореньков (ЛНПО "Союз"), д-р техн. наук Г.А. Солодов (ПО "Прогресс"), А.Н. Шошин (завод "Звезда") и другие.

С целью защиты окружающей среды для каждого вида пороховых производств предусмотрен ком­ плекс организационных, технических, санитарных мер. Для пороховых предприятий разработаны спе­ циальные отраслевые "Правила устройства...", а экс­ плуатация их осуществляется в соответствии с

"Правилами эксплуатации..." [18, 19]. В указанных "Правилах..." предусмотрены основные требования по защите окружающей среды. Разработаны "Санитарно-гигиенические требования при произ­ водстве баллиститных топлив", "Санитарные правила для производства смесевого твердого топлива и ис­ пытательных стендов" [16,17].

Выбор территории и расположение пороховых предприятий во многом определяли исходя из усло­ вий обеспечения эксплуатационной и экологической безопасности. Пороховые производства имеют са­ нитарные зоны, отделяющие производственные зда­ ния от населенных пунктов с целью обеспечения их экологической безопасности.

До начала промышленного производства новых рецептур порохов и ТРТ изучают токсикологичес­ кие и санитарно-гигиенические свойства исходных компонентов, а также промежуточных полуфабри­ катов и готовой продукции, определяют их предель­ но допустимые концентрации (ПДК) или ориентиро­ вочно безопасный уровень воздействия (ОБУВ). С учетом особенностей конкретных производств раз­ работаны методы, технологии и оборудование для очистки от вредных веществ выбросов в атмосферу и сточных вод.

Разработана методология определения допусти­ мых объемов выбросов вредных веществ с учетом фонового загрязнения окружающей среды в районе расположения предприятия: предельно допустимых выбросов (ПДВ), временных предельно согласован­ ных выбросов (ПСВ). Установлена система монито­ ринга окружающей среды в производственной зоне и близлежащих населенных пунктах. Организован систематический контроль за качеством жидких стоков, а также за состоянием атмосферы не только на производственных площадях, но и за пределами санитарной зоны предприятия.

Большинство видов сырья для изготовления шо­ рохов и ТРТ поступает от других химических предприятий. Однако некоторые виды сырья произ­ водятся непосредственно на пороховых предприяти­ ях. К таким относятся: серная кислота, этиловый спирт и этиловый эфир, древесный уголь и др. Про­ блемы решения экологических задач при изготов­ лении указанного исходного сырья на порохо­ вых предприятиях такие же, как на аналогичных производствах предприятий химической промыш­ ленности, поэтому в этой книге они не рассматри­ ваются. В составе некоторых предприятий специ­ альной химии имеются теплоэлектроцентрали, рабо­ тающие на газе или мазуте и обеспечивающие теп­ лом и электроэнергией производства и заводской поселок. Экологическое воздействие их на окружа­ ющую среду не связано со спецификой пороховых производств и не является предметом обсуждения данной книги.

На оборудовании пороховых производств выпус­ каются полуфабрикаты, которые используются для изготовления не только порохов, но и другой про­ дукции гражданского назначения, например, лако­ вый коллоксилин для лакокрасочных материалов, нитроглицерин для промышленных взрывчатых ве­ ществ, эфиры и нитроглицерин для медицинских це­ лей и др.

Благодаря внедрению технических мероприятий, направленных на защиту окружающей среды, в 80-х годах при значительном росте объемов производст­ ва продукции на пороховых предприятиях выбросы вредных веществ практически не увеличились. Вы­ бросы в атмосферу предприятий специальной химии составляли незначительную долю от суммарных вы­ бросов предприятий химического профиля [15].

В пороховой промышленности накоплен большой научно-технический, методологический и производ­

ственный опыт по решению экологических проблем. Однако до настоящего времени отсутствуют обоб­ щения этого опыта. Результаты работ в этой облас­ ти для широкого круга специалистов не известны, так как распространению положительного опыта препятствовал закрытый характер данных о поро­ ховых предприятиях.

Настоящая книга посвящена рассмотрению ос­ новных экологических проблем пороховых произ­ водств и обобщению опыта конкретного их реше­ ния. При этом ставилась цель — обратить внимание на актуальность экологических вопросов для поро­ ховых предприятий, проанализировать научнотехнические разработки по защите окружающей среды, обобщить накопленный производственный опыт и дать описание основных процессов и обору­ дования, применяемых на практике для очистки производственных выбросов от вредных веществ. Книга не претендует на полное отражение всех эко­ логических проблем пороховых предприятий и ис­ следований по их решению. В книге не рассматри­ ваются также общие типовые методологические во­ просы экологии, так как они достаточно полно из­ ложены в ряде публикаций, например, в работах [1, 2, 13, 49, 61, 62]. Изучение и обобщение имеюще­ гося в пороховой отрасли опыта может быть полез­ ным при реконструкции существующих и проекти­ ровании новых производств специальной химии, а также может представлять интерес при решении экологических вопросов на других производствах химического профиля.

Книга состоит из введения, шести глав и заключе­ ния. В первых пяти главах рассматриваются различ­ ные экологические проблемы пороховых произ­ водств и методы их решения. Шестая глава посвяще­ на вопросам создания экологически безопасных технологических процессов утилизации устаревших

Дорохов, ТРТ и зарядов из них, в том числе зарядов РДТТ ракет различного назначения.

Авторы выражают искреннюю признательность действительному члену РАЕН Ю.С. Цатурову, лю­ безно согласившемуся написатв предисловие к кни­ ге, рецензенту — профессору М.Б. Генералову, профессору А.Ф. Махоткину за совместные работы по решению экологических проблем пороховых производств, а также С.С. Луневу за помощь в оформлении рукописи книги.

Авторы отдают себе отчет в том, что предлагае­ мая читателю книга не свободна от отдельных недо­ статков. Замечания и предложения по содержанию книги авторами будут приняты с благодарностью.

Глава 1

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОРОХОВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Технология изготовления порохов и ТРТ пред­ ставляет собой достаточно сложный многоопераци­ онный процесс. Превращение исходных компонен­ тов в порох и ТРТ с заданными характеристиками происходит в результате сочетания химических и физических процессов, где имеются практически все виды химического и физического воздействия: различные химические реакции, тепловое и механи­ ческое воздействия, процессы измельчения, раство­ рения, пластификации, набухания, формования, от­ верждения, смешения, сушки, вакуумирования, аб­ сорбции, адсорбции и т.д.

Исходные компоненты и промежуточные полу­ фабрикаты имеют различные физические состоя­ ния:

жидкости с различной вязкостью (глицерин, нит­ роглицерин, каучуки, пластификаторы, отвердители, кислоты, растворители и др.);

тонкодисперсные порошки (окислители, метал­ лические порошки, сера, уголь, катализаторы горе­ ния и др.);

волокнистые материалы (хлопковый линт, дре­ весная и хлопковая целлюлоза, нитроцеллюлоза);

суспензии и эмульсии; термопластичные и термореактивные материалы.

Технологический процесс превращения исходно­ го сырья в готовый продукт в виде порохов, ТРТ и

зарядов из них сопровождается выделением в окру­ жающую среду ряда загрязняющих веществ и дру­ гими вредными воздействиями. В зависимости от ви­ да и фаз производства порохов характер выделяе­ мых загрязнений различный. Главными загрязните­ лями окружающей среды являются:

газообразные вещества: оксиды азота, серы, уг­ лерода, пары и туман азотной и серной кислот, па­ ры растворителей (этилового спирта и этилового эфира, этилацетата), хлористый водород и др.;

жидкие компоненты: азотная и серная кислоты; связующие, отвердители, пластификаторы; пыль тонкодисперсных твердых частиц: окисли­

телей, горючих металлических порошков, окислов алюминия, целлюлозы и нитроцеллюлозы и др.;

радиоактивные и электромагнитные излучения — Р-, у- и рентгеновские лучи;

сточные воды, непосредственно контактирующие в технологическом процессе на некоторых фазах с продуктами, а также образующиеся после мойки технологического оборудования и производствен­ ных помещений, могут содержать различные ком­ поненты порохов и ТРТ.

Основные виды вредных выделений и их источ­ ники указаны в табл. 1.1, 1.2 и на рис. 1.1. Воздейст­ вие на окружающую среду пороховых предприятий существенно меньше по сравнению с воздействием предприятий топливно-энергетического комплекса, черной и цветной металлургии и многих предприя­ тий химического и нефтехимического комплекса.

Так, в 1993 году в РФ выбросы предприятий хими­ ческого и нефтехимического комплекса составили 1,6 млн. т или 6 % от всех выбросов в РФ [1]. Выбро­ сы в атмосферу пороховых предприятий, включая и производства гражданской продукции, в 1990 году составили не более 100 тыс. т, из них выбросы спе­ циальных производств занимали меньше половины.