Технические науки

К.т.н. Оспанов С.С., Ибраев Т.Н., к.т.н. Оспанова Р.Д.

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова Республика Казахстан

Проблемы утилизации списанных боеприпасов

С советских времен в арсеналах содержатся боеприпасы с значительными сроками хранения. В процессе хранения осуществляется контроль качественного состояния и регламентные работы, в том числе их ремонт. После окончания срока хранения боеприпасы подлежат списанию и утилизации.

Баллиститные пороха, вследствие разбрасывания их при горении на большие расстояния необходимо уничтожать взрыванием. Пироксилиновые пороха уничтожают сжиганием. Боеприпасы в виде снарядов, мин, взрывателей в основном должны уничтожаться взрыванием. Естественно, эти методы являются экономически нецелесообразными, так как приводят к полной потере полезной энергии, содержащейся в взрывчатых веществах (ВВ), а также значительной части вторичных материальных ресурсов. Другая, негативная сторона уничтожения списанных боеприпасов связана с ухудшением экологии, загрязнением почвы, поверхностных и подземных вод, растительной и воздушной среды. Взрывание утилизируемых боеприпасов приводит, к существенному отрицательному воздействию на окружающую среду [1]. Например, при детонации 1 т. тротила в замкнутом объеме (в снаряде) выделяется 244 кг, а в открытом объеме 727 кг СО. При взрывании или сжигании утилизируемых порохов наблюдается та же картина - выделение большого количества токсичных продуктов. Например, при открытом сжигании 1 т. нитроглицеринового пороха в составе продуктов горения выделяется 149 кг угарного газа. В связи с этим актуальным является создание экологически чистых производств по утилизации и использованию высвобождаемых материалов.

В настоящее время в РК выпускаются промышленные взрывчатые материалы на базе конверсионных ВВ из боеприпасов [2]. В частности предлагаются гранипоры на основе коллоидных порохов и выплавленный из снарядов тротил в виде гранулотола. Однако эти ВВ являются несбалансированными соединениями по кислороду. При взрыве пороховых зарядов и гранулотола в продуктах взрыва находятся свободный углерод и оксид углерода, что свидетельствует о низком коэффициенте использования энергии, заключенной в них. Например, гранипор, состоящий из 98,5% пороха и 1,5% нефтепродукта имеет отрицательный кислородный баланс (-33,5%). Соответственно основное уравнение взрывчатого превращения в этом случае имеет вид:

0,862C₂₄H₂₉N₁₁O₄₂ +0,088C₁₂H₂₆ = 0,815CO₂ +20,925CO +13,645H₂O +4,74N₂ .

Взрывчатое разложение гранулотола имеет такой же характер. Вследствие большого количества образующегося оксида углерода в продуктах взрыва запрещается применение данных ВВ на подземных работах.

Уменьшения неблагоприятного влияния продуктов взрыва на экологию при ведении взрывных работ можно достичь использованием ВВ с нулевым кислородным балансом (КБ), т.е. необходимо создавать ВВ с возможностью минимального образования при взрыве ядовитых газов. При взрыве ВВ с нулевым КБ теоретически должно происходить полное окисление горючих элементов с максимальным выделением тепловой энергии. Углерод и водород при этом окисляются до СО₂ и Н₂О. В практических условиях взрывания наряду с продуктами полного окисления углерода и водорода образуется окись углерода (СО), окислы азота (NO, NO₂) и другие газы. При положительном КБ ВВ неизбежно образование окислов азота, а при отрицательном – окиси углерода. Чем больше отклонение от нулевого баланса, тем больше образование этих газов. Поэтому на подземные работы допускают ВВ с нулевым или близким к нулю КБ.

По нашему мнению наиболее эффективно использовать для взрывных работ пороха в смеси с окислителем - аммиачной селитрой. Самым дешевым и эффективным флегматизирующим агентом является вода. Поэтому совершенно естественно, что наиболее перспективным направлением использования порохов является их применение в качестве энергетических добавок в водосодержащих, в частности, эмульсионных взрывчатых веществах. Наши исследования показали, что оптимальным является состав, содержащий пироксилиновый порох в количестве 11% и воду 3,8%, а остальное нефтепродукт, эмульгатор и селитра. Для данного состава теплота взрывчатого превращения, определенная по реакции:

10,15NH₄NO₃ + 0,21C₁₂H₂₆ + 0,09C₂₄H₂₉N₁₁O₄₂ +2,1H₂O 4,68CO₂

+26,645H₂O + 10,645N₂ +0,162O₂

будет равна 3825 кДж/кг.

Разработанные нами смеси на основе пироксилинового пороха рекомендуется использовать для производства взрывов на открытых и подземных работах. Если в продуктах взрыва и образуется СО, то минимальном количестве (20-40 л/кг), в результате незавершенности химических реакций взрывчатых превращений. Добавка воды способствует повышению безопасности предлагаемого ВВ и снижению чувствительности к внешним воздействиям.

Выплавленный из снарядов тротил целесообразно использовать в сбалансированных по кислороду ВВ: граммоните и аммонитах.

Использование предлагаемых ВВ с конверсионными порохом и тротилом позволит удовлетворить потребности горнодобывающих предприятий при ведении взрывных работ в взрывчатых материалах, а также решить экологические и экономические проблемы, связанные с утилизацией боеприпасов.

Литература:

1. Белин В.А. Технология и безопасность применения утилизируемых взрывчатых веществ в промышленности. М.: изд. МГТУ, 2000. - 96 с.

2. Кульбаев Р.Г. О конверсии взрывчатых веществ // Взрывное дело.-1999, №1-2,-105с.