Оборудование для получения взрывчатых веществ. Способы утилизации взрывчатых веществ

Изобретение относится к способу изготовления промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) на основе порошкообразных, гранулированных и жидких компонентов и может найти применение в горнодобывающей промышленности при изготовлении ВВ. Установка состоит из трех узлов: дозирования, смешивания и упаковки готового продукта. Узел дозирования включает емкости-дозаторы для твердых и жидких компонентов. Узел смешивания включает смеситель барабанного типа циклического действия. Бункер смесителя представляет собой вращающийся барабан, состоящий из верхнего и нижнего усеченных конусов, соединенных между собой цилиндром. На внутренней поверхности верхнего конуса и цилиндра установлены по три пластины с зазором 8-15 мм от корпуса, равноудаленные друг от друга, под углом 30-45 o к оси барабана. Пластины верхнего конуса и цилиндра смещены относительно друг друга на 60 o . Узел упаковки готового продукта включает приемный разгрузочный бункер, соединенные с ним мерные емкости, калибровочные вставки, оснащенные шиберами. Установка позволяет изготавливать многокомпонентные ПВВ, осуществлять любой порядок ввода компонентов, проста в эксплуатации. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области производства промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) на основе порошкообразных, гранулированных и жидких компонентов и может найти применение в горнодобывающей промышленности для изготовления ПВВ как на местах ведения взрывных работ, так и в условиях изготовления ПВВ на заводах-изготовителях взрывчатых веществ (ВВ). Технология приготовления гранулированных ПВВ весьма проста - она сводится к механическому перемешиванию твердой и жидкой фаз. Технологическая схема изготовления таких ПВВ определяется видом оборудования, применяемого для подготовки, дозирования, смешения компонентов и упаковки готового продукта. Известно производство гранулированных двухкомпонентных ВВ таких, как игданит на основе гранулированной аммиачной селитры и жидкого нефтепродукта на установках УИ-1(2), ИСИ-11 циклического и непрерывного действия, в смесительно-зарядных машинах, например, МЗС-1М, где смешение аммиачной селитры с дизельным топливом осуществляется в шнеко-смесительной камере. Недостатками названных установок является невозможность изготовления многокомпонентных систем. Кроме того, такие смесители не могут обеспечить безопасность изготовления промышленных ВВ, содержащих в своем составе вещества, обладающие повышенной чувствительностью к механическим воздействиям (пороха, ВВ). Известен способ получения взрывчатых смесей и устройство для его осуществления (пат. России N 2111941), которое включает емкости для твердых и жидких компонентов, смеситель с рассеивающей поверхностью и устройство подачи жидкой фазы. В поток твердых частиц на верхнем уровне вводится только дизельное топливо, а на нижнем - только водомасляная эмульсия. Известен способ диффузионно-поточного изготовления простейших взрывчатых смесей (пат. России N 2105951), заключающийся в непрерывной подаче исходных компонентов из бункера через калибровочные выпускные отверстия на поверхность движущегося ленточного транспортера в форме слоевого потока. При этом происходит диффузионное проникновение частиц верхнего слоя в нижний и образуется первичная смесь заданного состава. При свободном падении слоевого потока с транспортера в поток вводится жидкая фаза, превращая его в простейшую взрывчатую смесь с заданным стехиометрическим соотношением компонентов. Недостатками данных установок является низкая степень перемешивания, особенно при изготовлении трех и более компонентных взрывчатых смесей, содержащих в качестве твердой фазы ингредиенты разной плотности и степени измельчения. Кроме того, нельзя изменить порядок ввода жидкой и твердой фаз: жидкая фаза вводится или одновременно с твердой фазой или после предварительного смешения ингредиентов твердой фазы. Известны установки для изготовления гранулированных ВВ таких, как игданит, в которых смешение компонентов осуществляется в смесителях барабанного типа - установка "Миксэнол" фирмы "Нитро Нобель" (Швеция) ("Механизация взрывных работ"/ Под редакцией А. М. Бейсабаева и др. М. , Недра, 1992). Конический барабан смесителя названной установки выполнен из нержавеющей стали и имеет три радиальных ряда лопаток, смонтированных на корпусе барабана. Барабан смонтирован на станине, оснащенной специальным устройством для регулирования частоты вращения, и может быть закреплен под определенным углом для обеспечения загрузки и выгрузки. Смеситель приводится в действие пневмодвигателем, или гидравлическим, или электрическим двигателем. Названная установка принята за прототип. Недостатком установки "Миксэнол" является сложность и неудобство чистки и ремонта его из-за конструктивных особенностей смесителя. Технической задачей изобретения является создание установки для изготовления многокомпонентных ПВВ с улучшенными технико-экономическими показателями за счет интенсификации процесса смешения, оптимизации конструкции перемешивающего органа, улучшения санитарно-гигиенических условий работы обслуживающего персонала, расширения технологических схем производства ПВВ. Необходимо учитывать, что в настоящее время для производства ПВВ используются порошкообразные, гранулированные, чешуйчатые и кристаллические компоненты, значительно отличающиеся по удельному весу (1,5-7,5 г/см 3), например торф и металлическое горючее; размеру частиц (0,004-4 мм), например микросферы перлитового песка, алюминиевая пудра и гранулотол, а массовое соотношение компонентов в составе ПВВ весьма различно. Поставленная задача решена созданием установки для изготовления ПВВ, в которой дополнительно установлены емкости-дозаторы для ввода трех и более сыпучих и жидких компонентов; барабан-смеситель циклического действия выполнен в виде двух усеченных конусов, соединенных цилиндром, и снабжен по внутренней поверхности верхнего конуса и цилиндра тремя пластинами, установленными под углом 30-45 o к оси барабана-смесителя, равноотстоящими друг от друга (через 120 o) с зазором 8-15 мм от его корпуса, пластины верхнего конуса и цилиндра смещены относительно друг друга на 60 o , а узел разгрузки выполнен в виде приемного разгрузочного бункера, соединенных с ним мерных емкостей и сменных калибровочных вставок, оснащенных шиберами, что обеспечивает возможность формировать навеску массы ВВ единичной транспортной упаковки с высокой точностью с учетом насыпной плотности ВВ. На фиг. 1 изображена установка для изготовления промышленных взрывчатых веществ, включающая узел дозирования компонентов А, узел смешения Б, узел разгрузки продукта В. Узел дозирования А включает емкости-дозаторы для твердых и жидких компонентов ПВВ. Узел смешения Б включает: 2 - барабан-смеситель, 3 - траверсу, 4 - редуктор, 5 - электродвигатель, 6 - раму, 7 - механизм опрокидывания, 8 - выносной пульт управления, 9 - кнопочный пульт управления. Для фиксации барабана-смесителя предусмотрено запорное устройство. Аппаратура управления электродвигателем барабана-смесителя размещена в выносном электрошкафу с настенным креплением. Предусмотрено также дублирование управления барабана-смесителя непосредственно с рабочего места с помощью кнопочного поста типа КУ-92 во взрывозащищенном исполнении. Узел разгрузки продукта В включает: 10 - приемный разгрузочный бункер, 11 - мерную емкость, 12 - сменную калибровочную вставку, 13 - шибер (верхний ии нижний), 14 - оправку для закрепления упаковки, 15 - единичную транспортную упаковку. На фиг. 2 представлена предлагаемая конструкция барабана-смесителя. Барабан-смеситель выполнен в виде верхнего 16 и нижнего 17 усеченных конусов, соединенных между собой цилиндром 18. На внутренней поверхности верхнего конуса и цилиндра установлены по три пластины 19 с зазором 8-15 мм от их корпусов, равноотстоящие друг от друга (через 120 o) под углом 30-45 o к оси барабана-смесителя. Пластины верхнего конуса и цилиндра смещены относительно друг друга на 60 o . Пластины крепятся к поверхности барабана-смесителя болтами или сваркой. Размер пластин, установленных в верхнем конусе, 80х400х2 мм, в цилиндре - 80х150х2 мм. Барабан-смеситель и его внутренние детали выполнены из нержавеющей стали, например, хромоникелевой. Оптимальное расположение пластин авторами установлено экспериментально. Угол наклона пластин, равный 30-45 o к оси барабана-смесителя, обеспечивает максимальную интенсивность перемешивания компонентов. При этом наибольшая равномерность распределения компонентов в готовом ВВ получена при условии смещения пластин 19 верхнего конуса 16 и цилиндра 18 относительно друг друга на 60 o (см. фиг. 2). Установка пластин от корпуса с зазором 8-15 мм позволяет осуществить равномерность смешения компонентов по всему объему барабана смесителя и исключает налипание компонентов на стенки корпуса и пластин. Установка работает следующим образом (фиг. 1). С помощью механизма опрокидывания 7 барабан-смеситель 2 устанавливают на требуемый угол, например 30 o , и в соответствии с рецептурой ПВВ и регламентом техпроцесса осуществляют загрузку компонентов из емкостей-дозаторов 1, после чего с выносного пульта 8 или кнопочного поста управления 9 включают привод вращения барабана-смесителя 5 через редуктор 4. Частота вращения барабана-смесителя 20-40 мин -1 . Время смешения 5-15 мин в зависимости от компонентного состава и порядка ввода компонентов. Угол наклона барабана-смесителя изменяется от 0 до 125 o . Выгрузку готовой продукции осуществляют путем опрокидывания барабана-смесителя в крайнее нижнее положение при включенном приводе вращения до полного его освобождения в приемный разгрузочный бункер 10. Из приемного разгрузочного бункера масса ВВ при открытом верхнем шибере 13 поступает в мерную емкость 11 и калибровочную вставку 12. Таким образом формируется масса ВВ единичной транспортной упаковки. Мерная емкость 11 рассчитана на единичную транспортную упаковку, например 40 кг, при максимально возможной насыпной плотности ВВ. При изготовлении ПВВ другой (меньшей) насыпной плотности навеска (40 кг) корректируется калибровочной вставкой 12, являющейся сменной. Сформированная таким способом в мерной емкости и калибровочной вставке навеска через нижний шибер 13 поступает в транспортную тару, например в многослойный бумажный мешок с полиэтиленовым мешком-вкладышем 15, закрепленным на держателе 14. При вращении барабан-смесителя с установленными в нем пластинами смешиваемый материал подвергается перемещению по сложной траектории за счет воздействия на него сил трения по боковой поверхности барабана-смесителя и пластин и сил гравитации, что приводит в конечном счете к интенсивному перемешиванию. Предлагаемая конструкция барабана-смесителя предотвращает образование застойных зон, расслаивание компонентов и позволяет получать высокое качество смешения. Кроме того, такая конструкция барабана-смесителя облегчает и упрощает чистку оборудования, т. к. не образуется налипание и скопление компонентов смеси на внутренних элементах барабана-смесителя. Установка дополнительных емкостей-дозаторов позволяет изготавливать ПВВ, содержащие более трех компонентов, и осуществлять любой порядок ввода компонентов при изготовлении многокомпонентных взрывчатых смесей, например ввод аммиачной селитры, омасливание ее дизельным топливом при перемешивании, опудривание мелкодисперсным компонентом (микросферами, торфом и др.) с последующим смешением с другими гранулированными компонентами (гранулотолом, чешуйчатым тротилом и др.). Конструкции разгрузочного бункера с мерной и калибровочной емкостями позволяют пр изготовлении ПВВ с различной насыпной плотностью формировать единичную транспортную упаковку с высокой точностью. Предлагаемая установка по изготовлению ПВВ характеризуется высокой безопасностью, надежностью и простотой конструкции и может быть смонтирована как в заводских условиях, так и на специализированных пунктах изготовления ВВ предприятий, ведущих взрывные работы. Установка обеспечивает производительность по готовому продукту 500-1000 кг/ч. С использованием предлагаемой установки изготовлено и поставлено потребителю 100 т взрывчатого вещества на основе гранулированной аммиачной селитры, гранулированного тротила и дизельного топлива; 200 т взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры, торфа и дизельного топлива. При изготовлении указанных взрывчатых веществ по согласованию с потребителем использовали аммиачную селитру различной плотности, в том числе гранулированную плотную с насыпной плотностью 0,96 г/см 3 , пористую гранулированную селитру с насыпной плотностью 0,76 м/см 3 и их смесь в различном соотношении. При этом качество изготовленных ВВ, а также масса транспортной упаковки соответствовали требованиям нормативно-технической документации.

Формула изобретения

1. Установка для изготовления промышленных взрывчатых веществ, включающая емкости-дозаторы для ввода аммиачной селитры и дизельного топлива, барабан-смеситель циклического действия, узел разгрузки, отличающаяся тем, что барабан-смеситель выполнен в виде двух усеченных конусов, соединенных цилиндром, и снабжен по внутренним поверхностям верхнего конуса и цилиндра равноотстоящими друг от друга тремя прямоугольными пластинами, установленными под углом 30-45 o к оси барабана-смесителя с зазором 8-15 мм от его корпуса, причем пластины верхнего конуса и цилиндра смещены относительно друг друга на 60 o , а узел разгрузки выполнен в виде приемного разгрузочного бункера, соединенных с ним мерных емкостей и сменных калибровочных вставок, оснащенных шиберами. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит емкости-дозаторы для ввода сыпучих и жидких компонентов.

ВВЕДЕНИЕ

С исторических времён оружие и военное дело находятся на уровне современной им техники. От дубины древнего человека, отравленной стрелы дикаря, меча античного воина и через средневековый порох развитие средств войны приводит к современной армии, пользующейся бризантными взрывчатыми веществами, и, наконец, к боевым химическим веществам.

Со временем неиспользованные взрывчатые материалы начинают накапливаться. Тысячи тонн опаснейших веществ покрываются пылью на складах, грозя взорваться в любой момент…

Поэтому весьма актуальной стала проблема утилизации боеприпасов. Однако, уничтожение списанных боеприпасов расценивается как ущерб по крайней мере по двум причинам. Во-первых, результаты общественного труда различных слоёв общества (учёных, инженеров, рабочих, испытателей), материалы, зачастую достаточно ценные, затраченная электроэнергия – всё это представляет собой безвозвратные затраты и потери. Во-вторых, утилизация боеприпасов наносит неоценимый вред окружающей среде: загрязнению почвы, поверхностных и подземных вод, растительному и животному миру.

Поэтому простое уничтожение списанных боеприпасов нецелесообразно и нелепо. Гораздо рациональнее подходить к этой проблеме с позиции применения «ненужных» боеприпасов в качестве промышленных взрывчатых веществ. Это позволит не только уменьшить запасы устаревших боеприпасов, опасных для хранения и экологически вредных для уничтожения, но также и уменьшит экономические убытки – ресурсы, потраченные на их изготовление, будут использованы не зря.

В этой работе я попыталась раскрыть некоторые особенности этой весьма актуальной проблемы – проблемы превращения убийственно опасных веществ в весьма мирные, промышленно необходимые материалы.

1. ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

Взрывчатыми веществами называются химические соединения или их смеси, склонные под влиянием внешнего воздействия к очень быстрому химическому превращению с выделением большого количества энергии и большого объема газов с высокой температурой. Сжатые газообразные продукты, мгновенно расширяясь, способны производить механическую работу по перемещению или разрушению окружающей среды и образовывать в окружающей среде ударные волны.

Взрывчатые вещества являются концентрированными источниками энергии, их широко применяют в военном деле и различных отраслях техники. В настоящее время ВВ широко используют в горной промышленности, при строительстве, на гидромелиоративных работах, в сельском хозяйстве, при борьбе с пожарами; они находят применение при резке, штамповке, сварке, упрочнении металлов взрывом и в других областях техники.

Число приготовленных и известных до настоящего времени ВВ исчисляется тысячами, и опытному химику всегда легко скомбинировать по своему желанию и в зависимости от целей всё новые и новые взрывчатые вещества. По своему внешнему виду они бывают самых разнообразных цветов и имеют самые разнообразные формы.

До настоящего времени ещё не удалось создать общей классификации ВВ. Их физические и химические свойства весьма сильно зависят от причин внутреннего и внешнего характера, что отражается на их систематизации. В большинстве случаев наиболее ценной до сих пор оказывалась практическая классификация, построенная на различии целей и возможностей применения взрывчатых веществ. По этой классификации ВВ можно разделить на две обширных основных группы: практически применяемые и безопасные в обращении ВВ и высокочувствительные, практически неприменяемые соединения, причём число последних значительно больше

Класс практически применяемых взрывчатых веществ в свою очередь делится на группы:

1.Промышленных (гражданских) взрывчатых веществ, в большинстве случаев применяемых в виде патронов при строительстве туннелей, в каменоломнях, в каменноугольных шахтах, в сельском и лесном хозяйстве.

2. Военных или боевых взрывчатых веществ, подвергаемых плавлению или прессованию или употребляемых в виде пластичных масс, служащих для снаряжения снарядов, бомб, мин, торпед.

Инициирующих взрывчатых веществ, употребляемых для изготовления капсюлей-воспламенителей, капсюлей-детонаторов и детонаторов (гремучая ртуть, азид свинца, смеси с хлоратом калия).

3.Метательных средств, куда относятся ружейные и орудийные пороха с замедленной, регулируемой скоростью горения, .изготовляемые путем желатинизации бризантных взрывчатых веществ.

Класс чувствительных, неприемлемых в обращении соединений включает огромное число сильно взрывчатых химических соединений; к числу их относятся все весьма многозначительные нестойкие вещества .

По физическому состоянию промышленные взрывчатые вещества (ПВВ) могут быть твёрдыми, пластичными (эластичными) и жидкими.

В настоящее время для взрывных работ главным образом используют ВВ в твердом (монолитном и сыпучем) и пластическом состояниях.

Монолитные твердые ВВ (примером могут служить заряды из литого или прессованного тротила) применяются на взрывных работах в сравнительно небольшом количестве. В большинстве случаев твердые ПВВ используются в виде порошков или гранул. Для удобства применения порошкообразные ВВ часто патронируют в бумажные гильзы, полимерные оболочки или в шланговые заряды, находящиеся в твердой оболочке.

Сыпучими твердыми ВВ являются индивидуальные бризантные ВВ (тротил, гексоген и др.) и механические смеси компонентов, вступающие между собой в реакцию при взрыве (смесевые ВВ).

К смесевым ВВ принадлежат наиболее типичные промышленные взрывчатые составы: аммониты, детониты, динамоны, алюмотолы и др. Смесевые ПВВ обычно имеют в своем составе вещество, богатое кислородом (селитра аммиачная, натриевая или кальциевая; хлораты и перхлораты), а также компоненты, сгорающие в процессе взрыва частично или полностью за счет кислорода перечисленных веществ.

Пластичные ПВВ. Обычно они бывают двух типов: состоящие из смеси твёрдых компонентов и с жидкой желатиновой массой или представляют собой полимерную матрицу, заполненную твёрдыми дисперсными наполнителями (композиционные пластичные ВВ)

Гелеобразные ВВ – это взрывчатые вещества, содержащие в качестве жидкого наполнителя и пластифицирующего материала водные гели.

Эмульсионные ВВ состоят в основном из высококонцентрированного раствора аммиачной селитры и жидкого нефтепродукта (дизельного топлива, индустриального масла, мазута и т.д.)

Жидкие ПВВ. По структуре и составу жидкие ПВВ можно разделить на две группы: смеси на основе жидких нитроалканов и на основе солей гидразина. .

2. ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ УТИЛИЗАЦИИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

2.1 Взрыво- и пожароопастность утилизации взрывчатых веществ

Боеприпасы после их изготовления на предприятиях промышленности и проведения различных испытаний закладываются на хранение на складах, базах и арсеналах. При этом назначается гарантийный срок хранения (ГСХ), в течение которого обеспечивается сохранность их технических характеристик и боевых свойств. В процессе хранения осуществляются контроль качественного состояния и регламентные работы, в том числе ремонт боеприпасов, связанный с удалением коррозии с металлических деталей корпусов, заменой смазки, а также ремонт деревянной укупорки и др.

Опыт хранения боеприпасов показывает, что их чувствительность к внешним воздействиям со временем повышается, что связано с изменением свойств взрывчатых веществ (ВВ), которыми снаряжены боеприпасы. Несмотря на лакокрасочные покрытия поверхностей корпусов, соприкасающихся с зарядом ВВ, с течением времени могут происходить взаимодействие ВВ с материалом корпуса боеприпасов и образование более чувствительных по сравнению с исходным ВВ соединений, что повышает опасность дальнейшего хранения боеприпасов.

Тротил при взаимодействии с щелочью образует очень чувствительное ВВ: на чувствительность тротила влияет аммиак (NН 3) в газообразном состоянии, поэтому снаряжение аммотолом боеприпасов заблаговременно нецелесообразно.

Азид свинца, взаимодействуя с медью, также образует очень чувствительное ВВ, поэтому медные оболочки для изготовления детонаторов с азидом свинца не применяют.

Недопустим непосредственный контакт азида свинца с гремучей ртутью, так как при этом происходит образование весьма чувствительного ВВ.

Существуют и другие сочетания, которые недопустимы при изготовлении и хранении боеприпасов. Чувствительность к внешним воздействиям во многом зависит от стойкости ВВ, которая, в свою очередь, зависит от его химической природы, наличия примесей и условий хранения.

Уменьшают стойкость ВВ продукты его разложения (N0, N0 2), кислоты и щелочи.

Изменение физико-химических свойств ВВ в процессе хранения может существенно повлиять на сроки хранения боеприпасов.

В процессе старения изделий в течение гарантийного срока хранения (ГСХ) происходят накопление продуктов распада, их взаимодействие с лакокрасочным покрытием (ЛКП) и конструкционным материалом. Глубина превращения зависит как от условий и времени хранения, так и от конструктивных особенностей изделий. Нарушение технологии производства ВВ, повышение в основном продукте примесей кислот и щелочей даже на доли процента могут существенно изменять характеристики снаряжения боеприпасов, повышать взрыво- пожароопасность при их длительном хранении.

Вместе с тем теория длительного хранения боеприпасов до сих пор в достаточной степени не разработана. Не установлена количественная связь между химической стойкостью ВВ и гарантийным сроком хранения боеприпасов. Поэтому на практике сроки хранения устанавливают эмпирически по результатам контрольных испытаний, в процессе которых определяются сохранность боеприпасов и их боевые свойства. Принятые в настоящее время сроки хранения, после которых боеприпасы подлежат списанию, во многом занижены, назначены с гарантированной осторожностью. Между тем некоторые боеприпасы, снаряженные тротилом и применявшиеся во второй, а иногда и в первой мировой войне, сохранили свои взрывчатые свойства, несмотря на коррозию, а иногда и разрушение корпуса. Об этом свидетельствует опыт сплошного разминирования территорий, на которых шли боевые действия или которые подвергались бомбардировкам и артобстрелу .

2.2 Хранение списанных взрывчатых веществ

После окончания гарантийного срока хранения боеприпасы подлежат списанию. Списанные боеприпасы переводятся в другие хранилища: запрещено хранить их совместно с исправными боеприпасами, срок хранения которых не истек.

Списанные боеприпасы требуют более тщательного контроля при дальнейшем хранении. Сроки контрольных испытаний сокращаются, повышается трудоемкость регламентных работ, необходимы более квалифицированные специалисты, поэтому затраты на хранение списанных боеприпасов возрастают. При этом сроки дальнейшего хранения становятся неопределенными. Если, например, списанная техника может храниться достаточно долго и практический ущерб от этого невелик, так как ценность представляет главным образом металлолом и затраты на его хранение малы, то боеприпасы нельзя оставить без надежной охраны, организованной противопожарной службы, системы контроля качественного состояния боеприпасов и т.д.

Таким образом, уменьшение запасов боеприпасов за счет списания их части, отслужившей гарантийные сроки хранения, не только не сокращает, а, наоборот, увеличивает затраты на хранение. Это относится как к отдельному складу боеприпасов, так и к системе их хранения в целом.

Предварительные оценки показывают, что затраты на хранение списанных боеприпасов могут увеличиться на 10 - 20 % по сравнению с затратами на хранение боеприпасов, у которых ГСХ не истек.

Максимальное сокращение сроков хранения списанных боеприпасов путем их утилизации может существенно уменьшить затраты и снизить взрывопожароопасность хранения .

Таким образом, все изложенные выше отрицательные аспекты содержания списанных боеприпасов свидетельствуют о том, что простое уничтожение списанных боеприпасов нецелесообразно, а в больших масштабах - недопустимо.

Поэтому в нашей стране и за рубежом основным направлением снижения запасов устаревших боеприпасов является их утилизация и, главным образом, расснаряжение боевых частей, особенно снаряженных большими массами ВВ.

3. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ РАССНАРЯЖЕНИЯ БОЕПРИПАСОВ

3.1 Общие сведения

В настоящее время скопилось десятки тысяч вагонов боеприпасов, технически непригодных или запрещенных к боевому применению. Вооруженным силам не требуются огромные запасы боеприпасов, которые были накоплены в предыдущие годы. Поэтому весьма актуальной стала проблема утилизации боеприпасов.

Отечественными и зарубежными специализированными предприятиями уже накоплен положительный опыт промышленного применения взрывчатых материалов из утилизированных боеприпасов различного назначения (авиационных, артиллерийских, инженерных и др.)

Под методами расснаряжения боеприпасов понимают методы извлечения из них элементов взрывчатых веществ с последующей утилизацией как ВВ, так и элементов корпусов.

Технологии расснаряжения боеприпасов имеют определенную специфику, которую следует обязательно учитывать при проведении работ. Во-первых, в боеприпасах используются чувствительные к механическим и тепловым воздействиям вещества, представляющие собой значительную потенциальную взрывоопасность. Случайный взрыв одного снаряда в месте, где сосредоточены их значительные запасы, во многих случаях приводит к трагическим последствиям. Во-вторых, подлежащие утилизации боеприпасы, как правило, представляют собой неразъемную конструкцию, изначально не предполагаемую для демонтажа и, следовательно, для извлечения заполненных продуктов. В-третьих, необходима раздельная утилизация, например металлической составляющей боеприпаса, и значительной доли ВВ, порохов, твёрдых ракетных топлив и т.д.

3.2 Основные принципы утилизации ВВ

Как сложная техническая задача переработки взрывоопасных изделий длительного хранения, нередко с неизвестной историей эксплуатации, утилизация должна строиться на ряде основных принципов:

I. Процесс утилизации должен предусматривать переработку всех элементов изделий, включая боевые части, метательные заряды и двигатели, средства инициирования, системы управления, тару и т.д.

II. Безопасность ведения процессов утилизации.

Процесс утилизации в ряде случаев более опасен, чем процесс снаряжения, как по ряду объективных причин (большое разнообразие конструкций, сосредоточенных в одном производстве, разнообразные условия хранения и эксплуатации конкретных изделий, трудности разборки и извлечения ВВ и т.д.), так и в силу субъективных причин, вызванных меньшей изученностью процессов расснаряжения, малым производственным опытом отечественной промышленности по утилизации, организационными вопросами поставки боеприпасов на утилизацию и т.п.

Поэтому должен быть создан специальный комплекс методов (технологий и специализированного оборудования) в зависимости от типа ВВ, порохов и топлив, габаритно-весовых характеристик изделий и их конструкций, а также решены вопросы контролируемой поставки изделий на утилизацию, проектирования и эксплуатации производств, технологической дисциплины и подготовки кадров.

III. Процессы утилизации должны быть экологически чистыми.

При прямом сжигании на открытом воздухе или подрывах в окружающую среду попадает большое количество токсичных окислов, цианидов, солей тяжелых металлов, диоксинов. Происходит загрязнение воздуха, воды и почвы. Поэтому технологии утилизации должны исключить отравление окружающей среды.

IV. Применяемые процессы утилизации должны осуществляться с минимальными экономическими потерями, а при глубоких вторичных переделах получаемого сырья в местах утилизации они должны быть экономически выгодны, за исключением переработки отдельных классов и видов боеприпасов .

3.3 Технология расснаряжения боеприпасов

В большинстве случаев расснаряжение боеприпасов предполагает выполнение следующих типовых операций: удаление взрывателя, вскрытие корпуса для доступа к взрывчатому веществу, извлечение взрывчатого материала, последующая переработка элементов корпуса и ВВ.

Удаление и расснаряжение взрывателя также предполагают вскрытие корпуса, извлечение иницирующего ВВ, последующую утилизацию корпуса и взрывчатого вещества.

В настоящее время практически нет универсального способа расснаряжения боеприпасов. Это связано с большим разнообразием конструкций боеприпасов, взрывателей, а также широкой рецептурой штатных бризантных ВВ, используемых для целей снаряжения и отличающихся своими физико-химическими и механическими свойствами.

Удаление взрывателя из корпуса боеприпаса осуществляют: вывинчиванием его из корпуса средствами механизации или автоматизации; отделением встроенных взрывателей; применением кумулятивных зарядов, пиротехнических составов для термической резки; использованием ультразвуковых или гидродинамических резаков; обычной механической резкой на станках.

Вскрытие корпуса боеприпаса для осуществления доступа к взрыв; чатому веществу может осуществляться следующими средствами и способами:

Гидравлической резкой;

Взрывной резкой кумулятивными струями;

Прожиганием корпуса продуктами сгорания пиротехнических составов (термической резкой);

Разрушением корпуса в химически активной среде;

Механическим резанием (фрезерованием, сверлением) лезвием (резцом) на металлообрабатывающих станках;

Электрохимическим растворением (травлением);

Воздействием лазерного луча.

Извлечение взрывчатого материала из корпусов боеприпасов или их элементов может осуществляться следующими способами:

Выплавлением;

Вымыванием струей жидкости;

Выбиванием с помощью механических средств;

Импульсным способом (нагружением импульсом ударной волны);

Механическим вытачиванием;

Магнитодинамическим воздействием на корпус;

Растворением в химических средах;

Воздействием сверхнизких (криогенных) температур.

Технологический процесс извлечения взрывчатых веществ из каморы боеприпаса является наиболее опасным и сложным с точки зрения обеспечения специальным оборудованием и осуществления технологического процесса. Выбор способа извлечения ВВ из корпуса зависит от многих факторов, например, состава взрывчатого материала и его свойств, подготовки утилизируемого взрывчатого вещества к дальнейшей переработке, выполнения условий и требований по безопасности .

4. СПОСОБЫ И МЕТОДЫ РАССНАРЯЖЕНИЯ БОЕПРИПАСОВ И УТИЛИЗАЦИИ ВВ

4.1 Общие сведения утилизации

Практически все страны, производящие обычные боеприпасы, всегда сталкивались с проблемой их утилизации применительно к устаревшим и снятым с вооружения, а также непригодным к использованию по прямому назначению.

В военных руководящих документах рекомендуется взрывчатые вещества и средства взрывания, непригодные для взрывных работ (ВР), уничтожать взрыванием, сжиганием, потоплением в водах морей и океанов или растворением в воде. Для уничтожения ВВ путем возбуждения в них детонационной волны (взрыванием) выбирают территорию (полигон) достаточной площади, удовлетворяющей следующим основным требованиям:

Воздействие взрывов, проводящихся на полигоне, не должно превышать допустимых норм (как и при любом производственном процессе) на окружающие объекты;

При проведении работ необходимо гарантировать отсутствие на территории полигона людей, непосредственно не занятых в процессе уничтожения;

Расстояние от мест складирования ВВ до полигона должно обеспечивать как безопасность складских помещений, так и минимум транспортных операций.

При организации взрывных работ необходимо достигать максимальной степени реагирования ВВ (полной детонации зарядов) путем установки достаточного количества инициирующих устройств .

4.2 Основные методы расснаряжения боеприпасов

Под методами расснаряжения боеприпасов понимают методы извлечения из них элементов взрывчатых веществ с последующей утилизацией как ВВ, так и элементов корпусов. Все известные операции по извлечению ВВ из боеприпасов можно условно объединить в три группы.

1. Для удаления ВВ из боеприпасов, снаряженных тротилом и другими плавкими веществами на его основе, используют различные варианты контактного и неконтактного нагрева и плавления ВВ паром, расплавом парафина или тротила, горячей водой, индукционного способа нагревания корпуса боеприпаса и вымывание ВВ из корпуса боеприпаса струей воды высокого давления.

2. Крупногабаритные боеприпасы, снаряженные смесевыми плавкими ВВ, расенаряжаются различными способами вымывания высококипящи- ми инертными жидкостями, а также струей воды высокого давления.

3. Боеприпасы, снаряженные неплавкими ВВ типов А-1Х-1 (флег- матизированный гексоген) и А-1Х-2 (смесь флегматизированного гек- согена с 20% алюминиевой пудры) прессованием в корпус, расснаряжаются различными способами механического разрушения разрывного заряда, в том числе струей воды высокого давления.

Не вызывает принципиальных сложностей извлечение ВВ (разрывного заряда) из корпуса боеприпаса, снаряженного раздельно-шашечным способом на закрепителе с относительно низкой температурой плавления. При нагревании корпусов таких боеприпасов закрепляющее разрывной заряд вещество плавится и компактированное ВВ легко извлекается. Для утилизации боеприпасов тротилового снаряжения используют методы плавления ВВ при контактном и бесконтактном нагреваниях разрывного заряда .

4.3 Расснаряжение боеприпасов методом выплавки

Технология и оборудование расснаряжения головных частей боеприпасов типа реактивных глубинных бомб (РГБ), снаряженных смесевыми взрывчатыми веществами (ТНТ, гексоген), основан на нагревании корпусов до температуры плавления ВВ и его истечении через горловину корпуса.

Подготовленные к выплавке ВВ изделия устанавливают в кассеты по одному или группами, состоящими из нескольких штук. Кассеты с изделиями загружают в камеры установок выплавки, куда подается пар, обогревающий внешнюю поверхность изделия и оплавники. При движении камеры выплавки вниз обеспечивают соприкосновение среза заряда с оплавником, обогреваемым паром. Затем включают вибраторы на камере выплавки и оплавниках. При этом происходит плавление ВВ, которое в виде расплава вытекает через кольцевой зазор между оплавником и очком корпуса изделия. Расплав направляется в сборник-разбавитель. В сборнике-разбавителе извлеченный взрывчатый материал перемешивается с тротилом. Тротил предварительно плавится в плавителе, накапливается в копильнике, затем отмеренная в мернике 6 доза сливается в сборник-разбавитель, в котором происходит приготовление одной из специально разработанных рецептур промышленного ВВ.

Приготовленная в сборнике-разбавителе смесь сжатым воздухом передавливается в установку гранулирования.

Установка гранулирования состоит из кондиционера, диафрагменного насоса, диспергатора, ленточного кристаллизатора.

Установка работает следующим образом. Из кондиционера термостатированная и дополнительно перемешанная смесь диафрагменным насосом подается в диспергатор. Здесь из расплава формируются капли, которые распределяются на охлаждаемую ленту кристаллизатора. При движении на ленте капли кристаллизуются, образуя гранулы полусферической формы. Затвердевшие гранулы собираются в накопительном бункере, из которого выгружаются в транспортную тару или расфасовываются в мешки.

Все технологические аппараты модуля выплавки и установки гранулирования связаны обогреваемыми трубопроводами. Контактирующие с взрывчатым материалом части оборудования и продуктопроводы выполнены из нержавеющей стали. Управление работой установки осуществляется в местном или дистанционном автоматическом режиме с помощью электропневматической системы управления .

4.4 Рассняряжение боеприпасрв методом гидравлического вымывания

Вымывание ВВ струей воды высокого давления позволяет извлекать как плавкие, так и неплавкие композиции разрывных зарядов при расснаряжении боеприпасов, имеющих сложную внутреннюю конструкцию.

Так, для извлечения гексогенсодержащих и других штатных В В из корпусов артиллерийских боеприпасов среднего калибра (100-152 мм), подлежащих утилизации, применяют установки модульного типа для вымывания ВВ струей высокого давления, обеспечивающие безопасность и экологическую чистоту технологического процесса. Каждая установка работает совместно с блоком очистки технологической воды.

Модуль вымывания кабинный размещен в железобетонной кабине с защитным шиберным устройством специализированных снаряжательных заводов; при наличии аналогичных кабин модуль может применяться на базах и арсеналах хранения боеприпасов.

Модуль вымывания содержит П-образную раму с закрепленным на ней вверху механизмом вращения снарядов. В центре П-образной рамы установлена пара направляющих с тележкой, а внизу смонтирована емкость с двумя сопловыми головками. Сопловые головки закреплены на штангах, которые связаны гибким трубопроводом с гидростанцией и могут перемещаться в вертикальном направлении от пневматического привода.

Подача корпусов в кабину осуществляется тележкой, установленной на четырех катках и оснащенной приводом от телескопического пневмоцилиндра. Модуль имеет табло, предназначенное для наблюдения за процессом вымывания (за передвижением сопел), которое установлено на внешней стенке кабины.

Управление работой модуля осуществляется с дистанционного пульта пневматической системы управления.

Вода под давлением порядка 250 МПа по гибкому трубопроводу поступает в сопловые головки и через форсунки воздействуют на срез разрывного заряда, вымывая ВВ.

В нижней части модуля установлен сборник водной суспензии ВВ, представляющий собой емкость с разделительными сетками под различные фракции продукта. Сборник связан трубопроводом с пневмонасосом, который предназначен для перекачки суспензии «вода - ВВ» в блок очистки воды .

5. ПРОБЛЕМА УТИЛИЗАЦИИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ В УКРАИНЕ

Одной из составляющих проблемы национальной безопасности в Украине является загрузка складов боеприпасами с истекшим гарантийным сроком хранения. В настоящее время на базах и арсеналах МО Украины скопились тысячи тонн разнообразных боеприпасов, списанных или подлежащих списанию. К ним относятся авиабомбы, ракеты, масса ВВ в которых достигает сотен и даже тысяч килограммов, а также артиллерийские снаряди, инженерные мины и заряды с массой ВВ до нескольких килограммов (обычно не более 10 кг).

На складах и базах ограниченные емкости хранилищ не позволяли придерживаться необходимых условий хранения, поэтому допускалось, например, боеприпасы держать на открытых площадках в штабелях под навесом или брезентом. Такое временное хранение часто оставалось постоянным. Прибывающие очередные партии боеприпасов переполняли территории складов. Для строительства новых хранилищ с соблюдением безопасных расстояний требовались новые площади и территории, а строительство заглубленных или подземных хранилищ боеприпасов связано с большими материальными затратами, поэтому хранилища строились недостаточными темпами. В этих условиях на открытые площадки для дальнейшего хранения перевозились боеприпасы с истекшими сроками хранения и, следовательно, с повышенной взрыво- и пожароопасностью. Участились взрывы и пожары на складах боеприпасов. Создалась проблема, решить которую можно было только путем сокращения запасов боеприпасов. Новая оборонительная доктрина, сокращение Вооруженных сил, и в т.ч. обычных вооружений, также привели к необходимости сокращения запасов боеприпасов. Этому способствовало и моральное старение боеприпасов.

Донецкий казенный завод химических изделий является одним из некоторых предприятий Украины, которые осуществляют непосредственно расснаряжение артиллерийских снарядов и мин, противотанковых мин, авиабомб и боевых частей ракет. На ДКЗХВ созданы и введены в эксплуатацию такие мощности по утилизации боеприпасов: выплавка тротиловых артиллерийских снарядов средних калибров методом контактной выплавки горячей водой; выплавка тротиловых артиллерийских снарядов средних калибров методом неконтактной выплавки паром; выплавки артиллерийских снарядов, снаряженных раздельно-шашечным методом; утилизация противотанковых тротиловых мин путем разрезания корпуса с последующим дроблением продукта; утилизация гексогенсодержащих осколочно-фугасных артиллерийских снарядов калибра 122-152 мм методом распиливания; расснаряжение кумулятивных снарядов калибра 100-125 мм путем разборки с последующим подплавлением мастики и извлечением продукта А-ІХ-1; поток утилизации противопехотных мин; поток разборки на составные элементы снарядов с готовыми поражающими элементами; поток утилизации головных частей реактивных снарядов калибров 160-240 мм, методом бесконтактной выплавки .

В последние годы проблема хранения, переработки и утилизации боеприпасов на складах Украины становиться всё актуальнее.

По ряду причин Украина после распада СССР превратилась в огромный арсенал. Боеприпасы остались в наследство от Первой и Второй мировых войн и послевоенной гонки вооружений. Сейчас на складах хранится 2,5 млн. тыс. тонн боеприпасов, из которых 340 тыс. тонн нуждаются в срочной утилизации. Через 2,5 года количество таких боеприпасов возрастет до 500 тыс. тон. Боеприпасы с истёкшим сроком хранения представляют постоянную угрозу несанкционированных взрывов и пожаров, что может приводить к катастрофическим последствиям, сопряженным с гибелью людей и невосполнимым ущербом природе .

Процесс утилизации взрывчатых веществ весьма сложен и опасен. Опасность заложена в виду ряда причин. В ходе процесса утилизации происходи т масса необходимых дополнительных операций, при которых ВВ подвергается механическому и тепловому воздействию. Опасность возрастает также из-за того, что этому воздействию подвергаются "состарившиеся" ВВ (которые находились в изделиях и имеют в своем составе продукты разложения и, возможно, продукты их взаимодействия с корпусом изделия). Необходимо отметить, что на утилизацию наиболее часто поступают боеприпасы, которые находились в служебном обращении - ржавые, имеющие повреждения и дефекты корпуса.

К тому же, применяемые в настоящее время способы утилизации далеко не идеальны и получаемые ПВВ не в полной мере удовлетворяют всем предъявленным к ним требованиям. Именно поэтому изыскание новых, более эффективных методов утилизации и использования «ненужных» взрывчатых веществ является важной задачей специалистов, работающих в данной области.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ: Учебное пособие для вузов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. – 397с.

2. Штетбахер А. Пороха и взрывчатые вещества – М.:ОНТИ, 1936 – 585 с.

3. Под общей ред. Щукина Ю.Г. Промышленные взрывчатые вещества на основе утилизированных боеприпасов: Учебное пособие для вузов. – М.: Недра, 1988. – 319с.

4. Мацеевич Б.В. Номенклатура и характеристика промышленных взрывчатых материалов. – М.:Наука, 1986. – 80сю

5. Кутняшенко И.В., Бован Д.В. Перспективы и проблемы утилизации взрывчатых веществ на предприятиях Украины: сборник научных трудов ДонНТУ серия «Химия и химическая технология», 1995-2005., 110с.

Под снаряжением боеприпасов понимают ряд последовательных операций по наполнению корпусов снарядов, мин, боевых частей реактивных снарядов и ракет, авиабомб и т.д. взрывчатыми веществами. Взрывчатые вещества производятся в порошкообразном виде. В боеприпасах ВВ представляют собой монолит и называются разрывным зарядом. Разрывной заряд изготовляется или непосредственно в камере боеприпаса, или изготовляется заранее, а затем в виде готовых шашек укладывается в камеру боеприпаса.

Наполнение корпусов боеприпасов взрывчатым веществом может производиться различными способами: заливкой , шнекованием , прессованием . Наполнение по первому способу производится заливкой расплавленного жидкого ВВ в корпус снаряда в один или несколько приемов в зависимости от размеров боеприпаса и конфигурации камеры. Чем больше калибр снаряда и отношение диаметра горловины камеры к ее наибольшему диаметру, тем в большее число приемов производится заливка. Качественный литой разрывной заряд должен иметь однородную мелкокристаллическую структуру (без пузырьков, раковин и трещин) и высокую плотность. Для получения однородной мелкокристаллической структуры разрывного заряда заливку ведут при наивыгоднейшем соотношении жидкой и кристаллической фаз в расплавленном ВВ. Последнее достигается так называемой шимозацией ВВ, т.е. энергичным перемешиванием расплавленного ВВ перед заливкой.

Перемешивание ускоряет охлаждение ВВ и начало процесса его кристаллизации, способствует образованию большого числа центров кристаллизации и, следовательно, препятствует появлению крупных кристаллов.

Мелкокристаллическая структура разрывного заряда обеспечивает ему высокую плотность, прочность и безопасность при выстреле, что очень важно, так как такой разрывной заряд может выдержать без разрушения напряжения, развивающиеся в нем под действием инерционных сил при выстреле.

Заряды крупнокристаллической структуры обладают малой прочностью и при выстреле могут разрушаться, что приводит к преждевременным разрывам снарядов в канале ствола орудия или на траектории вследствие воспламенения ВВ от трения при разрушении зарядов.

Чтобы предотвратить образование пузырей и раковин в заряде, жидкое ВВ в корпусе снаряда периодически перемешивают латунным прутом, что способствует удалению пузырьков воздуха.

Трещины в разрывном заряде не допускаются, так как при выстреле в местах расположения трещин возникает значительное трение между частицами заряда, способное вызвать воспламенение ВВ и преждевременный разрыв снаряда в канале ствола при выстреле.
Чтобы не было трещин в заряде, корпуса снарядов перед заливкой предварительно подогревают до температуры помещения, в котором производят заливку, и медленно охлаждают разрывной заряд. Различают кусковую, вибрационную и вакуумную заливки.

Сущность кусковой заливки заключается во введении в камеру боеприпаса вместе с жидким ВВ заранее приготовленных кусков твердого литого ВВ. Заливка кусковым способом обычно ведется следующим образом: вначале в камеру боеприпаса примерно на 1/3 ее объема заливают жидкий тротил, в который затем вводят, утрамбовывая деревянной палочкой, куски ВВ до тех пор, пока они не распределятся по всему объему жидкого ВВ. Этот процесс повторяется до полного заполнения объема камеры.

Кусковой способ ускоряет процесс наполнения корпусов боеприпасов примерно в 2–3 раза по сравнению с обычным способом заливки одним лишь жидким ВВ. Но вследствие неодинаковой плотности получаемой при этом отливки, а также из-за плохого спая кусков с застывшим ВВ данный способ используется лишь для наполнения взрыв-чатым веществом авиабомб, мин, ручных гранат и других видов боеприпасов, разрывных зарядов, которые не подвергаются значительным сотрясениям.

Вибрационная заливка является более совершенным методом сна-ряжения боеприпасов. Вибрационная заливка заключается в использовании явления вибрации для более качественного распределения и уплотнения кусков ВВ в камере боеприпаса и ускорении процесса наполнения камеры. Вибрации с определенной частотой подвергается корпус боеприпаса в процессе его наполнения с помощью специального устройства.

Вакуумная заливка преследует ту же цель, что и вибрационная. Для повышения качества заполнения корпуса и производительности труда перед заполнением ВВ камера боеприпаса вакуумируется.

Снаряжение шнекованием состоит в наполнении камер боеприпасов порошкообразным ВВ при помощи шнек-аппарата. Данный способ является высокопроизводительным и механизированным. Он применяется в основном для наполнения снарядов наземной артиллерии, а также авиабомб и мин. Шнекование не применяется для наполнения боеприпасов гексогеном и тринитротолуолом как в чистом виде, так и во флегматизированном, и в виде смесей их с другими веществами вследствие высокой чувствительности их к трению.

Прессование заключается в изготовлении шашек взрывчатого вещества в специальных матрицах (реже непосредственно в камере боеприпаса) путем одновременного уплотнения всей массы взрывчатого вещества пуансоном. Таким образом, разрывной заряд или его элементы изготовляются заранее, и наполнение камеры боеприпаса заключается во вставке готового разрывного заряда.

Метод образования заряда с изготовлением его непосредственно в камере боеприпаса называется нераздельным. Метод изготовления заряда вне камеры боеприпаса с последующим закреплением его в камере называется раздельным. Раздельный метод в зависимости от способа сборки и закрепления заряда в камере имеет две разновидности: раздельно-шашечный и раздельно-футлярный.

Раздельно-шашечный способ наполнения снарядов широко применяется у нас с начала Великой Отечественной войны и особенно со времени внедрения в валовое производство взрывчатого вещества, которым не могут наполнять корпуса боеприпасов ни способом заливки, ни способом шнекования. Раздельно-шашечный способ наполнения состоит во вставке заранее изготовленных прессованием или отливкой шашек ВВ в камеру корпуса снаряда на том или ином закрепителе (обычно на сплаве парафин–церезин 1:1). При большом числе шашек их склеивают шеллачно-канифольным лаком в сборки по несколько штук в каждой.

Последовательность выполнения операций наполнения снарядов раздельно-шашечным способом следующая. В камеру корпуса вводится определенное количество расплавленного сплава парафин–церезин и вставляется первая шашка (или сборка шашек); при этом количество сплава подбирается так, чтобы он полностью заполнял зазоры между поверхностями шашки (сборки шашек) и камеры. Таким же образом вставляются в камеру остальные шашки или сборки шашек. Затем на заряд кладутся картонные прокладки, и ввинчивается дно. Картонные прокладки заполняют зазор между зарядом и дном; они служат для поджатия заряда в корпусе снаряда, чтобы не допустить перемещения его при выстреле.

Раздельно-футлярный способ наполнения применяется главным образом для снаряжения бронебойных снарядов. Он отличается от раздельно-шашечного способа тем, что прессованные шашки ВВ вставляются вначале в футляр, а затем уже снаряженный футляр вставляется в камеру корпуса снаряда, где закрепляется на сплаве парафина с церезином. Количество сплава подбирается с таким расчетом, чтобы он полностью заполнял зазоры между шашками ВВ и внутренней поверхностью футляра, а также между поверхностью снаряженного футляра и камеры снаряда. Материалами для изготовления футляров могут быть алюминий, картон, пластмасса и др.

При обработке разрывного заряда предусматривается окончательная отделка заряда. При окончательной отделке снарядов наружная поверхность снарядов окрашивается, и на нее наносится отличительная маркировка. Окраска наружной поверхности снарядов приме-няется как антикоррозийное покрытие, а также служит средством распознавания снарядов по их боевому назначению и снаряжению. Готовые снаряды укупориваются.

В.Б. Иоффе, д.т.н., технический директор ЗАО «НИТРО СИБИРЬ»;

Л.А. Круглов, журналист

Группа компаний «НИТРО СИБИРЬ» – крупнейший на российском рынке производитель промышленных взрывчатых веществ и технологического оборудования для их производства и применения, признанный лидер отрасли в разработке и применении новых технологий буровзрывных работ.

Головная организация – ЗАО «НИТРО СИБИРЬ» была создана в 1990 г. В настоящее время в группу компаний входят более 20 предприятий, представленных во всех крупных горнодобывающих регионах России, а также в Финляндии, Монголии, Австралии. Ведется работа по реализации проектов в Северной Америке и Африке.

Сфера специализации компании охватывает:

• производство промышленных ВВ;
• проектирование, создание и эксплуатацию производственных комплексов по изготовлению промышленных ВВ;
• разработку и создание технологического оборудования для применения промышленных ВВ, включая смесительнозарядную и доставочную технику;
• ведение буровзрывных работ на основе оригинальной методологии расчета рациональных параметров БВР;
• поставку сырья и запасных частей для производственных комплексов по изготовлению промышленных ВВ.

Производственные мощности Группы включают различные типы технологических линий: стационарные, мобильные, для выпуска патронированных и льющихся ЭВВ, ANFO и более 100 ед. смесительно-зарядной и доставочной техники. Общий объем произведенных промышленных взрывчатых веществ в 2013 г. превысил 323 тыс. т, что составило 1/3 от всех промышленных ВВ, произведенных на территории РФ. Объем выполненных буровзрывных работ в 2013 г. составил 100 млн м3 взорванной горной массы.

Без буровзрывных работ не может обойтись ни одно горнодобывающее предприятие, разрабатывающее полускальные и скальные горные породы и руды, а также каменные угли. С одной стороны, от высокого качества и надежности применяемых взрывчатых веществ (ВВ) зависит не только производительность, но и промышленная безопасность этих предприятий. С другой стороны, горно-геологические и горнотехнические условия различных предприятий предъявляют соответствующие специфические требования к ВВ.

Разработка промышленных ВВ, технологий их применения, оборудования для производства и доставки к местам использования – сложная и многогранная работа, и компаний, работающих в этой области, в России немного. Крупнейшей из них является Группа Компаний «НИТРО СИБИРЬ», объем производства ВВ которой только в 2013 г. превысил 323 тыс. т.

В состав ГК «Нитро Сибирь» входит 17 предприятий, расположенных в разных регионах России и в Финляндии, производящих промышленные ВВ и буровзрывные работы. В 2013 г. запущено производство патронированных эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) в Австралии на мощностях дочернего предприятия «НИТРО СИБИРЬ - Австралия» (г. Калгурли, Австралия).

Производство и номенклатура ЭВВ

Оригинальные рецептуры эмульсионных ВВ типа «Сибирит», принадлежащих на правах ноу-хау ЗАО «Нитро Сибирь», предусматривают возможность использования при их производстве как отечественного, так и импортного сырья и материалов.

«Сибирит-1000» и -1200 – промышленные ЭВВ 1 класса, изготавливаемые в смесительно-зарядных машинах типа МСЗ. Они предназначаются для заряжания механизированным способом взрывных скважин пород любой крепости и степени обводненности при производстве массовых взрывов в карьерах и в строительстве.

Патронированное ЭВВ «Сибирит ПСМ-7500» предназначено для применения на открытых горных работах в условиях, где затруднено применение механизированного заряжания, в скважинных зарядах при любой степени обводненности скважин, включая применение в породах и рудах, содержащих сульфиды.

Взрывчатые вещества семейства «Сибирит СМ» предназначены для взрывной отбойки методом скважинных зарядов на земной поверхности горных пород, не содержащих сульфиды, и с внутрискважинными водами с показателем кислотности рН более 4.

В семейство «Сибирит СМ» входят три марки, представляющие смесь «Сибирит-1200» и аммиачной селитры, омасленой нефтепродуктом при различном соотношении между ними. У «Сибирит СМ-7500», предназначенного для скважин любой степени обводненности, соотношение составляет 75/25; у «Сибирит СМ-5000», предназначенного для этих же целей, – 50/50 и у предназначенного для сухих и осушенных скважин «Сибирит СМ-2500» – 25/75. Патронированный «Сибирит-1200П» изготавливается в условиях стационарного производства и предназначен для применения на открытых горных работах во всех горно-геологических условиях и климатических регионах России в качестве скважинных зарядов при любой степени обводненности скважин, в т.ч. по породам, содержащим сульфиды. «Сибирит-2500 РЗ» изготавливается в процессе одновременного раздельного механизированного заряжания скважины с дневной поверхности «Сибирит-1200» и гранулитом НП или УП, или игданитом. Предназначен для взрывания сухих и слабообводненных (с высотой водяного столба до 3–4 м) взрывных скважин, в т.ч. по породам и рудам, содержащим сульфиды, если содержание пирита в них не превышает 30%, а показатель рН скважинной воды не ниже 4.0, во всех климатических регионах России.

«Сибирит-П» – вещество, предназначенное для применения в патронированном виде в качестве промежуточных детонаторов при инициировании детонации в скважинных зарядах при любой степени обводненности скважин, а также в качестве зарядов для вторичного дробления негабаритов.

Эмульсионные ВВ «Сибирит» отличаются высокой водоустойчивостью и химической совместимостью с горными породами, что позволяет их применять в любых горно-геологических условиях. Низкая чувствительность к механическим воздействиям позволяет полностью механизировать процессы их производства и заряжания при минимальном уровне воздействия на окружающую среду и здоровье человека при их изготовлении и применении. Крайне важен высокий уровень террористической защищенности ЭВВ, обусловленный разделением операций технологического процесса на стадии подготовки невзрывчатой эмульсии и изготовления из нее взрывчатого состава путем сенсибилизации (регулирования чувствительности компонента к инициирующему воздействию) в процессе завершающей стадии – заряжания скважин или шпуров.

Горняки отмечают высокую эффективность применения ЭВВ «Сибирит», в том числе по крепким породам, за счет высокого КПД взрывчатого превращения. Полнота выделения энергии стала результатом разработки рецептур на основе оригинальных эмульгаторов и применения специального оборудования для получения эмульсии с оптимальной дисперсностью и другими эксплуатационными характеристиками, а также для управления режимом ее сенсибилизации.

Так как для производства «Сибирит» используется доступное отечественное сырье, которое отличает меньшая ценовая зависимость от конъюнктуры сырьевого рынка.

Разработанный ЗАО «НИТРО СИБИРЬ» гибкий технологический процесс производства «Сибирит» основан на постоянном входном, пооперационном и выходном контроле и позволяет нейтрализовать нестабильность качественных показателей сырья отечественного производства и обеспечить производство ЭВВ с высокими эксплуатационными характеристиками и уровнем безопасности. Наряду с разрешением на применение на территории РФ, ЭВВ «Сибирит» сертифицированы для применения в странах Евросоюза.

Механизация зарядки скважин эмульсионными ВВ

Эмульсионные ВВ – опасный и сложный в доставке груз, не допускающий и не прощающий небрежности в обращении. Сами по себе компоненты ЭВВ (эмульсия и газогенерирующая добавка) – безопасны, но, смешавшись в процессе перевозки, могут натворить бед. В связи с этим их доставка осуществляется всегда в разных емкостях. Для этого созданы специальные смесительно-зарядные и доставочные машины.

На месте подготовки взрывных работ смесь готовится в процессе заряжания скважины полностью автоматически по заданной программе в зависимости от характеристики скважины и требований взрывников.

На всех стадиях процесса изготовления ЭВВ поддерживается необходимая температура смешиваемых компонентов. Поэтому блок емкостей оборудован теплоизоляцией, выполненной из негорючего теплоизоляционного материала, а шланги, по которым смесь подается в скважину, в зимнее время прогреваются горячей водой. Глубина скважин может достигать 65 м, а диаметр от 75 мм до 320 мм. По мере заполнения скважины смесью шланг автоматически извлекается из скважины со скоростью подъема уровня смеси. Чтобы смесь свободно протекала по шлангу, его постоянно увлажняют, и вода для этого тоже доставляется к скважине смесительно-зарядной машиной.

С целью уменьшения последствий аварийных ситуаций машины оборудуются независимой системой пожаротушения, эмульсионная емкость имеет выплавные люки и разрывную мембрану, автоматическая система управления не допускает выхода параметров технологического процесса за допустимые пределы.

Точность соблюдения пропорций компонентов не должна иметь отклонений более 1% (!). Компания «НИТРО СИБИРЬ» выпустила несколько десятков МСЗ на шасси автомобилей БЕЛАЗ, КАМАЗ, МАЗ, Scania, MAN, и потребность в них – велика!

Выпуск автомобилей для перевозки ВВ, СВ и заряжания скважин начался в 1996 г. с создания машины МСЗ-8 на шасси КрАЗ. Опыт, полученный во время ее эксплуатации, лег в основу разработки эксплуатационных и технических требований к конструкции машин и стал основой для разработки техники последующих поколений.

Затем последовала машина МСЗ-16 общей массой перевозимых компонентов 16 т. Конструкция позволяет «подкатывать» под неё как трёхосные, так и четырёхосные шасси КАМАЗ, MAN или Scania. В этом случае будет обеспечиваться соответствие полностью загруженного автомобиля нормам Правил перевозки крупногабаритных и тяжеловесных грузов.

Общая масса компонентов, перевозимых машиной МСЗ-15 – 15 т. Она способна транспортировать все виды невзрывчатых компонентов смесей «Сибирит» СМ-2500, -5000 и j2500РЗ (эмульсии «Сибирит-1000» или -1200, газогенерирующую добавку, аммиачную селитру и нефтепродукты), приготавливать ЭВВ и заряжать скважины на открытых горных разработках. Конструкция емкостей позволяет полностью использовать грузоподъемность шасси при различных соотношениях эмульсии и аммиачной селитры в емкостях, установленных на весовой системе, и изготавливать ЭВВ различного состава. Навесное оборудование может монтироваться на шасси КАМАЗ, МАЗ, Scania и полноприводном шасси MAN 6k6.

Машина смесительно-зарядная МСЗ-14МТ предназначена не только для транспортирования компонентов, но, при необходимости, для изготовления эмульсии и её перегрузки в смесительно-зарядные и доставочные автомобили. Машина также может изготавливать ЭВВ на месте заряжания скважин в карьерах. Машина позволяет автономно производить эмульсию «Сибирит» непосредственно на взрываемом блоке, в карьере и на другой площадке, отвечающей требованиям промышленной безопасности. Блок емкостей машины включает резервуары для раствора окислителя, масляной фазы, газогенерирующей добавки и для вспомогательных веществ, а также отсек для технологического оборудования. Из единичной загрузки компонентами в автоматическом режиме машина изготавливает 14 т эмульсии и заряжает скважины, причем процесс изготовления эмульсии не прерывается во время переезда от одной скважины к другой. Машина может базироваться на шасси автомобилей Scania 6k4 или MAN 6k4, 6k6, подготовленных для перевозки опасных грузов.

Используя весь накопленный опыт, в 2013 г. специалисты «НИТРО СИБИРЬ» создали и приступили к выпуску новой машины МСЗ-16 (6872) на шасси MAN TGS 8k4, которая заметно отличается от машин предыдущих поколений. В базовой комплектации шасси поставляется с 16-ступенчатой КПП фирмы ZF, которая обеспечивает высокие экономичность и ходовые качества машины. В ходе доработки шасси под комплекс МСЗ был разработан и установлен специальный надрамник, кронштейн запасного колеса, защита радиатора из стали толщиной 9 мм.

Машина может также выпускаться на базе полноприводных шасси повышенной проходимости MAN 6k6 или 8k8.

Конфигурация резервуара эмульсии обеспечивает минимальные остатки после её разгрузки. В нижней части блок резервуаров с обеих сторон оборудован нишами с технологическим оборудованием. Для снижения тепловых потерь наружные поверхности блока резервуаров покрыты теплоизоляцией.

Для особо суровых арктических условий эксплуатации машина МСЗ-16 (6872) комплектуется арктическим пакетом, специально разработанным компанией Toni Maurer GmbH & Co. (Германия).

МСЗ-16 (6872) – на шасси МАН 8k4 получила цепь заземления, автоматическую систему пожаротушения двигателя, боковую и заднюю защиту. Приводы исполнительных механизмов и агрегатов машины, включая шнек резервуара, – гидравлические.

Система автоматического дозирования (САД) обеспечивает включение, контроль и отключение технологического оборудования, автоматическое или ручное поддержание расхода компонентов в рамках заданных значений, отгрузку заданного количества ЭВВ в скважину, предотвращает возникновение опасных режимов работы машины. Управляется она с размещенной в кабине панели оператора, укомплектованной сенсорным дисплеем для ввода и вывода информации об основных параметрах работы оборудования с возможностью дублирования ручным режимом.

Машина компактнее и маневреннее предшественниц. Это крайне важно – ведь заряжать скважины приходится на ограниченных площадях. На новинке шланговый барабан с выдвижной стрелой переместили с задней площадки рамы в пространство за кабиной, перед емкостью с эмульсией, снабдили машину выносным пультом управления.

Всеми рабочими процессами управляет один водитель-оператор, раньше же экипаж МСЗ состоял из двух человек.

Система подачи в емкости эмульсии и ГГД в полевых условиях из цистерн машин-доставщиков позволяет эксплуатировать машину на больших (до 1500 км) удалениях от стационарных заводов. Максимальная скорость движения 85 км/ч ограничена в соответствии с требованиями правил ЕЭК ООН № 89 и позволяет эксплуатировать машину на федеральных дорогах общего пользования для доставки ВВ на любые расстояния.

Самая мощная машина МСЗ-20 базируется на двухосном шасси карьерного самосвала БЕЛАЗ грузоподъемностью не менее 30 т и предназначена для заряжания эмульсиями «Сибирит» обводненных скважин на открытых горных разработках, в т. ч. методом «под столб воды».

В качестве вспомогательного компонента для обеспечения работы смесительно-зарядного оборудования используется водяное орошение (ВО). При температуре окружающего воздуха ниже –5°С используется специальный раствор, а выше –5°С используется вода.

Машина МСЗ-16Гр на шасси автомобиля КАМАЗ-6540 или MAN 8k4, 8k8 предназначена для транспортирования компонентов ВВ типа «Гранулит» (гранулированной аммиачной селитры и нефтепродукта), приготовления из них ВВ и заряжания в автоматическом режиме скважин. Для загрузки аммиачной селитры из пластиковых контейнеров (бигбэгов) машина оборудована краном-манипулятором грузоподъемностью 900 кг. Бункеры для аммиачной селитры оборудованы весовыми системами.

Конструкция навесного оборудования и шасси обеспечивают соответствие машины полной грузоподъемностью 16 т правилам перевозки крупногабаритных и тяжеловесных грузов.

Машины для магистральных перевозок компонентов ЭВВ

Для повышения автономности работы машин семейства МСЗ в условиях крупных карьеров компания «НИТРО СИБИРЬ» разработала и выпускает серию полуприцеповцистерн для доставки и хранения на месте невзрывчатых компонентов ЭВВ типа «Сибирит».

В начале 2000-х годов было изготовлено несколько доставщиков МТ-20, на которых отрабатывались конструкторские и технологические принципы производства и эксплуатации оборудования, которое должно обеспечивать, поддерживать и строго контролировать условия хранения взрывчатых веществ в полевых условиях.

МТ-20 предназначена для транспортирования от завода до горного предприятия невзрывчатых компонентов «Сибирит»: эмульсии, газогенерирующей добавки и раствора водяного орошения или воды. Цистерна грузоподъемностью до 20 т изготовлена из нержавеющей стали и снабжена теплоизоляцией из минеральной ваты с кожухом из алюминиевого или стального листа с антикоррозийным покрытием изнутри и снаружи. Теплоизоляция толщиной до 100 мм обеспечивает изменение температуры эмульсии не более 15°С за 24 часа при температуре окружающего воздуха до –40°С. Загрузка эмульсии – самотеком, газогенерирующей добавки и воды – через патрубки, выгрузка, соответственно, насосом и сжатым воздухом.

Доставщик в составе автопоезда с тягачом МАЗ-642208 или КАМАЗ-54115 – допущен на дороги общего пользования, карьерные дороги, способен работать при температуре наружного воздуха до –40°С.

Сейчас на смену доставщикам первого поколения пришла модель полуприцепа-цистерны ADR 20-1, предназначенная для транспортирования невзрывчатых компонентов и последующей их перегрузки в смесительно-зарядные машины, работающие на горных предприятиях, удаленных от стационарного пункта на значительные расстояния. Грузоподъемность полуприцепа-цистерны достигает 27 т.

Емкость изготовленного из коррозионностойкого алюминия резервуара для эмульсии 20,0 м3; ГГД - 0,7–1,2 м3 и раствора водяного орошения – 1,2 м3. Благодаря применению легкого сплава снаряженная масса доставщика значительно снижена, грузоподъемность увеличена. Форма эмульсионного резервуара обеспечивает полную выгрузку находящейся в нем эмульсии самотеком.

Полуприцеп-цистерна ADR 20-3 предназначен для перевозки по автомобильным дорогам всех категорий нефтепродуктов и водных растворов солей: разбавленных растворов нитратов и нитритов в диапазоне температур окружающего воздуха от –40°С до +50°С. Теплоизоляция резервуаров толщиной 150 мм препятствует падению температуры перевозимых веществ более чем на 10°С за 8 час при температуре окружающего воздуха до –40°С. На технологических площадках необходимая температура поддерживается электрическими подогревателями с питанием от внешней электрической сети 380 В.

В трех отсеках цистерны из нержавеющей стали 12Х18Н10Т можно перевозить компоненты общей массой 22,5 т при полной массе доставщика 38 т.

Полуприцеп-цистерна оборудован площадкой обслуживания, складным поручнем, лестницей, тремя пеналами для шлангов, в которых находятся шланги соответствующих отсеков, электрическим обогревателем, донными и предохранительными клапанами, промывочным трубопроводом, загрузочными трубопроводами, трубопроводом подачи сжатого воздуха с редуктором давления в отсеки 3,5 м3 и 6,5 м3, тягово-сцепным устройством, соединителями трубопроводов.

Доставщик смонтирован на трехосном полуприцепе, оборудованном подъемным устройством передней оси, стояночным тормозом, опорным устройством, панелью переключателей подъемного устройства оси и стояночного тормоза, устройствами боковой и задней защиты, теплоизолированными шкафами для размещения выкачивающего насоса со сливными трубопроводами и щита управления.

Полуприцеп-цистерна ADR 17-1 предназначен для перевозки водного раствора нитрата аммония (аммиачной селитры) концентрацией 80–93% (по массе).

Для обеспечения максимальной безопасности транспортировки, погрузки и выгрузки компонентов конструкция доставщика полностью исключает их контакт с горючими веществами, восстановителями, кислотами, щелочами, кальцинированной содой, хлоридами, хлоратами, хроматами, нитратами, деревом, маслом и другими материалами и веществами.

Работоспособность полуприцепа-цистерны сохраняется в диапазоне температур окружающего воздуха от –40°С до +50°С, температура раствора нитрата аммония не должна снижаться более чем на 10°С за 8 час при температуре окружающего воздуха до –40°С. В отличие от доставщика ADR 20-3 в этой модели вместо электрического подогрева компонентов применена система жидкостного подогрева на базе дизельного подогревателя.

Модель ADR 17-1 – самая тяжелая во всем модельном ряду доставщиков: при массе перевозимого груза 21 т максимальная разрешенная масса комплекса достигает 46 тонн!

Объем взрывчатых веществ, используемых в горнорудной промышленности России, превышает 1,5 млн т в год. И доставлять их на рудники и в карьеры необходимо в любое время, чтобы ни на минуту не прерывалась технологическая цепь процессов и не пострадал ни один человек. Именно поэтому во главу угла при разработке машин, которые выпускает «НИТРО СИБИРЬ», поставлены их высокая надежность и безопасность.