3.9.1. Декстриновый азид свинца

Декстриновый азид свинца составляет 95% от общего количества производимого в стране технического продукта.

В основе технологического процесса лежит реакция:

2NaN₃ + Pb(NO₃)₂  Pb(N₃)₂ + 2NaNO₃

Приготовление рабочих растворов. Раствор азотнокислого свинца с массовой долей 80,5 % готовят в баке-растворителе 1, снабженном рубашкой и механической мешалкой. В бак-растворитель 1 заливают из мерника 2 2/3 рассчитанного количества дистиллированной воды (или водного конденсата), загружают навеску азотнокислого свинца и перемешивают полученный раствор в течение 15 минут. По окончании выдержки к раствору добавляют оставшуюся воду и нейтрализуют внесенную с азотнокислым свинцом азотную кислоту 10 % раствором гидроксида натрия до pH = 4,1 – 4,6. Нейтрализованный раствор нитрата свинца перемешивают 10 минут и затем оставляют на 1 час. После чего сливают его на вакуум воронку 14 для отделения от механических примесей. Профильтрованный раствор хранят в вакуум-приемнике 15. Из приемника 15 рабочий раствор азотнокислого свинца при помощи вакуума засасывают в обогреваемый мерник 5. Перед самым осаждением азида свинца вводят в раствор нитрата свинца раствор декстрина - продукта переработки крахмала. Приготовить раствор декстрина точно заданной концентрации сложно, поэтому приготавливают раствор, содержащий 60-65 г декстрина на литр воды. Раствор оставляют на сутки и затем декантируют от нерастворимого осадка и дополнительно фильтруют. Плотность раствора декстрина составляет 1,01 – 1,03 г/см³, содержание декстрина ~ 5г/л.

Раствор азида натрия с массовой долей 3,350,15 % готовят в растворителе 4, снабженном рубашкой и механической мешалкой. В растворитель 4 заливают из мерника 3 2/3 рассчитанного объема водного конденсата, к нему дозируют навеску азида натрия и перемешивают раствор 20 минут. Для очистки от примесей карбонатов к полученному раствору приливают рассчитанное количество раствора нитрата бария. Затем к содержимому аппарата 4 добавляют при перемешивании оставшуюся часть конденсата и полученную суспензию отстаивают в течение 30 минут. После лабораторного анализа на полноту осаждения карбонатов и содержание азида натрия суспензию подщелачивают 10%-ным раствором едкого натра до щелочности 0,05 - 0,065%, перемешивают 3 минуты, и самотеком сливают на вакуум-воронку 12, отфильтровывая от примесей карбонатов. Профильтрованный раствор азида натрия поступает в вакуум-приемеик 13, откуда его засасывают в мерник 6.

В заводских условиях каждый из компонентов готовится в отдельном помещении с целью предотвращения возможности случайного контакта между приготовленными растворами.

Осаждение азида свинца. Азид свинца осаждают в отдельной железобетонной кабине в реакторе 7 объемом 100-120 л, снабженном рубашкой и механической многолопастной мешалкой. Реактор 7, выполненный из хромоникелевой стали, подогревают горячей водой, которая подается в рубашку в течение всего процесса осаждения с таким расчетом, чтобы температура реакционной массы поддерживалась в пределах 60 – 65 ⁰С. В реактор 7 из мерника 5 сливают подогретый до температуры 60 – 70 ⁰С раствор нитрата свинца. Включают мешалку (скорость перемешивания 17010 об/мин). Затем раствор азида натрия с температурой 20 - 30 ⁰С подают в реактор 7 из мерника 6 со скоростью ~ 1 л/мин. Норма загрузки компонентов в реактор (в массных частях): азотнокислый свинец – 3,23; азид натрия – 1,0; декстрин – 0,17; вода – 76,65. Масса получаемого за одно осаждение азида свинца составляет ~ 4 кг.

Слив раствора азида натрия продолжается ~ 70 мин. По окончании слива дают выдержку при перемешивании в течение 10-ти минут и затем содержимое реактора 7 охлаждают подачей холодной воды в рубашку до температуры ~ 30 ⁰С. Охлажденную суспензию азида свинца сливают при работающей мешалке на вакуум-воронку аппарата ФСР 16 или на вакуум-воронку 8. Фильтрование производят через многослойный фильтр, состоящий из слоя фильтровальной бумаги, на которую уложен слой ткани (миткали). Сверху укладывают матерчатый фильтр в виде мешка. В него собирают осадок азида свинца. Маточный раствор отсасывают в аппарат разложения 11, а азид свинца промывают три раза водой, а затем два раза спиртом, используя 3 массовых части воды и 1 массовую часть спирта на 1 массовую часть азида свинца при каждой промывке. Промывка водой осуществляется через реактор 7. После завершения промывки (pH готового продукта должна быть ~ 7) азид свинца вместе с фильтр-мешком снимают за петли на мешке специальным приспособлением с вакуум-воронки 8. Эту и последующие операции проводят дистанционно из другого помещения. Далее подъемное приспособление разворачивают на 180⁰ и мешок с азидом направляют в кабину раскладки 9. Pb(N₃)₂ из фильтр-мешка ссыпают на большой пластмассовый лоток, расположенный на большом столе. Начинается операция раскладки. Из 4 кг полученного продукта отбирают в маленькие кюветы по ~ 300 - 400 г. Все манипуляции с Pb(N₃)₂ проводят резиновой лопаткой из-за двери кабины. Затем кюветы с продуктом вручную переносят в помещение сушки, где расположен пассбург 10.

Сушка и просейка азида свинца. Азид свинца сушат до остаточной влажности не более 0,15% в вакуум-сушильном шкафу 10 с паровым или водяным обогревом при температуре 60 – 70 ⁰С и вакууме не ниже 800 гПа (600 мм рт.ст.). Продолжительность сушки до двух часов. Высушенный азид свинца переносят в отдельную кабину, где ссыпают и просеивают продукт через шелковое сито 9 – 11. Отсевки (крупные частицы – «шишки» и мелкие частицы - пыль) направляют на уничтожение, а целевую фракцию азида свинца раскладывают по картонным коробкам и переносят в погребок хранения.

На ряде предприятий на операциях фильтрации, сушки и рассыпки азида свинца используют аппарат ФСР 16. Применение аппарата ФСР позволяет проводить особо опасные операции переноски, раскладки, ссыпки и сушки дистанционно, исключив ручной труд и непосредственный контакт аппаратчика с ИВВ. В конструкции аппарата предусмотрено применение для транспортировки азида свинца «механической руки» и вращающегося стола.

Уничтожение отходов азида свинца. Маточные и промывные воды, содержащие NaNO₃ и Pb(NO₃)₂, фильтры, отсевки Pb(N₃)₂ после завершения операции получения азида свинца загружают в бак разложения 11. Разложение отходов проводят нитритом натрия в азотнокислой среде (см. химические свойства азида свинца). После окончания операции, мешок и фильтры извлекают из аппарата 11, стирают, сушат и используют вновь. Кислый маточник, содержащий нитрат свинца, нейтрализуют содой. Полученный осадок карбоната свинца (Pb(CO₃)₂) отфильтровывают и направляют на производство сурика (Pb₃O₄), а маточник сливают в отстойные колонны и затем утилизируют.