CC BY
23
УДК 66.047
С. Ю. Игнатьева, В. Я. Базотов, В. Ф. Мадякин, А. В. Пальцев, Д. А. Захаров, Т. Р. Хасанов
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕЖИМОВ СУШКИ, ВИДА ПРОПИТКИ
НА АКТИВИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ РАЗЛИЧНЫХ МАРОК
Ключевые слова: аммиачная селитра, дизельное топливо, конвективная сушка, термо-вакуум-импульсные режимы сушки, заводская пропитка, термо-вакуум-импульсная пропитка, впитывающая способность.
Исследование выявления основных факторов, влияющих на изменение степени впитывающей способности аммиачной селитры дизельного топлива.
Keywords: ammonium nitrate, diesel fuel, convective drying, thermo-vacuum-pulse drying modes, factory impregnation, thermo-
vacuum- impulse impregnation, absorbing capacity.
A study identifying the main factors influencing the change in the degree of absorbing capacity ammonium nitrate of diesel fuel.
К простейшим промышленным веществам (ПВВ) на основе аммиачной селитры (АС) относятся ПВВ типа АС-ДТ. Технология их изготовления представляет собой механическую смесь гранул АС с жидкими и легкоплавкими нефтепродуктами (дизельное топливо (ДТ), соляровое масло, парафины и т.д.). Смеси АС-ДТ безопасны из-за малой чувствительности к механическим воздействиям, простые, недорогие, обладают хорошей сыпучестью и малой слеживаемостью. Однако существует и ряд недостатков: неводоустойчивы и под влиянием влаги теряют детонационную способность, недостаточно стабильны и при больших высотах скважинных зарядов жидкая фаза слабо удерживается и мигрирует в нижние слои [1]. Согласно [2], гранулы АС марок А и Б имеют среднюю пористость приблизительно 6-9%, а удерживают они всего около 2-2,5% масла. АС марки П обладает 15-18% пористости. Впитывающая способность по отношению к соляровому маслу по ГОСТ 2-85 для АС марок А и Б не регламентируется, а для для АС марки П по ТУ 6-03-372-74 она составляет не менее 10%.
Повышение стабильности физико-механических и специальных характеристик можно осуществить за счет активирования поверхности АС с помощью сушки и пропитки жидкой фазой в режиме термовакуум-импульсного (ТВИ) воздействия. Из ранее проведенных работ [3, 4, 5] известно, что по критерию «цена -качество» наиболее эффективной является термо-вакуум-импульсная (ТВИ) сушка. Изучение различных режимов ТВИ-сушки и ТВИ-пропитки осуществляли на экспериментальном стенде [3, 4], а описание режимов сушки, методик проведения заводской и ТВИ-пропитки, формулы определения впитывающей способности подробно приведены в работах [4, 5].
Впитывающая способность АС марок П, Ап (порошок с фракцией 1>х>0,5мм), Агр (гранулы с фракцией х>1мм), Ч (порошок с фракцией 1>х>0,5мм), гранулированной Бгр определялась для влажной АС и после ТВИ-сушки в режимах (ТВИП), (ТВИП+ТВИС 5+5), (ТВИП+ТВИС 5+1) и для сравнения после конвективной сушки (КС) при
температурах 1100С, 800С, 500С, и после заводской пропитки представлена в таблице 1.
Таблица 1 - Впитывающая способность АС различных марок после сушки с последующей пропиткой по заводской технологии
Технология Влажность Впитывающая
сушки АС, % способность АС, %
1 2 3
Аммиачная селитра марки П
Влажная 0,35 8,36
Температура сушки 1100С
КС 0,02 10,78
ТВИП 0,012 10,81
ТВИП+ТВИС 0,03 10,78
5+5
ТВИП+ТВИС 0,04 12,3
5+1
Температура сушки 800С
КС 0,036 10,91
ТВИП 0,169 11,5
ТВИП+ТВИС 0,022 11,29
5+5
ТВИП+ТВИС 0,078 10,69
5+1
Температура сушки 500С
КС 0,32 11,17
ТВИП 0,284 11,01
ТВИП+ТВИС 0,245 10,87
5+5
ТВИП+ТВИС 0,184 10,83
5+1
Аммиачная селитра марки Ап
Влажная 0,33 9,8
Температура сушки 1100С
КС 0,045 16,46
ТВИП 0,035 13,85
ТВИП+ТВИС 0,011 25
5+5
ТВИП+ТВИС 0,028 28,22
5+1
Температура сушки 800С
КС 0,012 19,57
Окончание табл. 1
1 2 3
ТВИП 0,103 21,45
ТВИП+ТВИС 0,072 29,46
5+5
ТВИП+ТВИС 0,162 24,59
5+1
Температура сушки 500С
КС 0,185 21,62
ТВИП 0,172 19,27
ТВИП+ТВИС 0,098 22,7
5+5
ТВИП+ТВИС 0,167 24,99
5+1
Аммиачная селитра марки Агр
Влажная 0,35 4,34
Температура сушки 1100С
КС 0,02 13,07
ТВИП 0,014 7,019
ТВИП+ТВИС 0,015 7,22
5+5
ТВИП+ТВИС 0,035 9,42
5+1
Температура сушки 800С
КС 0,212 7,77
ТВИП 0,194 7,75
ТВИП+ТВИС 0,017 8,07
5+5
ТВИП+ТВИС 0,112 7,59
5+1
Температура сушки 500С
КС 0,314 9,08
ТВИП 0,219 8,57
ТВИП+ТВИС 0,109 7,04
5+5
ТВИП+ТВИС 0,131 7,3
5+1
Аммиачная селитра ма] эки Ч
Влажная 0,102 9,3
Температура сушки 1100С
КС 0,014 9,12
ТВИП 0,014 8,83
ТВИП+ТВИС 0,01 14,19
5+5
ТВИП+ТВИС 0,01 10,03
5+1
Температура сушки 800С
КС 0,031 9,58
ТВИП 0,031 11,07
ТВИП+ТВИС 0,028 9,17
5+5
ТВИП+ТВИС 0,015 10,54
5+1
Температура сушки 500С
КС 0,039 7,78
ТВИП 0,069 10,68
ТВИП+ТВИС 0,05 7,87
5+5
ТВИП+ТВИС 0,071 11,67
5+1
Аммиачная селитра марки Бгр
Влажная 0,32 3,3
Температура сушки 1100С
КС 0,029 5,22
ТВИП 0,019 5,13
ТВИП+ТВИС 5+5 0,011 4,65
ТВИП+ТВИС 5+1 0,005 4,99
Температура сушки 800С
КС 0,078 4,81
ТВИП 0,112 4,83
ТВИП+ТВИС 5+5 0,083 5,15
ТВИП+ТВИС 5+1 0,114 5,14
Температура сушки 500С
КС - -
ТВИП 0,193 5,65
ТВИП+ТВИС 5+5 0,166 5,7
ТВИП+ТВИС 5+1 0,186 6,81
Из таблицы 1 видно, что для влажной и не подверженной тепловому и механическому воздействию гранулированной АС марок П, Агр, Бгр значение впитывающей способности ниже, чем после сушки различными способами. Это можно объяснить наличием большого количества воды, препятствующей проникновению ДТ в капилляры АС, и наличием меньшего количества трещин и несовершенств.
Температуры теплоносителя 1100С, 800С, 500С во время сушки приводят к различной гигротермической равновесной влажности АС (рис. 1, 2).
0 50 100 150
Время. мин
Рис. 1 - Сравнение кривых конвективной сушки АС марки А (порошок с фракцией 0,315<х<1мм) при различных температурах
Влагосодержание АС после сушки при 500С больше, чем при 800С и 1100С, но на впитывающую способность оно влияние почти не оказывает и вне зависимости от способа и режима сушки впитывающая способность практически одинаковая и своя для каждой марки. Для гранулированной АС марки Бгр впитывающая способность находится в пределах 5-6%, для Агр - 7-9%, для П - 10-11%. Выбранные температуры агента сушки заставляют
АС претерпевать полиморфные переходы. Наибольший объем кристаллической решетки 313,7(А0)3 имеет III фаза с температурной областью существования модификации (32,3-84,2)0С, которая является самой разрушительной для АС. В процессе периодической сушки в силу полиморфизма АС растрескивается, в результате повышается ее впитывающая способность. Для исключения влияния фактора мелкодисперсности на впитывающие свойства все марки АС после сушки были фракционированы и мелкие частички удалены.
В таблице 2 приведены данные впитывающей способности АС дизельным топливом при ТВИ-пропитке.
Таблица 2 - Анализ способов пропитки АС различных марок дизельным топливом
Способ сушки при Т=1100С Впитывающая способность, %
ТВИ- пропитка АС Дизельным Топливом
(ТВИП) АС марки П 20,61
(ТВИП) АС марки Агр 11,1
(ТВИП) АС марки Ап 26,27
(КС) АС марки П 22,58
(КС) АС марки Агр 16,08
Заводская пропитка АС Дизельным Топливом
(ТВИП) АС марки П 10,81
(ТВИП) АС марки Агр 7,019
(ТВИП) АС марки Ап 13,85
(КС) АС марки П 10,78
(КС) АС марки Агр 13,07
Рис. 2 - Сравнение кривых сушки в режиме (ТВИП) АС марки А (гранулы) при различных температурах
Влажная порошкообразная АС не подвергавшаяся тепловой обработке, имеет большие значение впитывающей способности, чем влажная гранулированная. Для АС марки Ап оно равно 9,8%, а для АС марки Ч - 9,3%. Тогда как впитывающая способность после различных способов сушки составляет для АС марки Ап 20-25%, а для АС марки Ч - 8-11%. Для получения порошкообразной АС марок Ч и Ап гранулы АС марки Агр и крупные кристаллы АС марки Ч претерпевали механическое воздействие и измельчение с увеличением поверхности за счет образования трещин. И чем прочнее гранулы или кристаллы, тем меньше разрушение. На увеличение поверхности также оказывает влияние и условия хранения самой АС и количество попеременных циклов нагрев-охлаждение. Соответственно, все это будет способствовать большему растрескиванию в процессе сушки и увеличению впитывающей способности. Увеличение дисперсности приводит к росту удельной поверхности, которая в свою очередь способствует механическому большему удерживанию дизельного топлива у порошкообразной АС в отличие от гранулированной.
© C. Ю. Игнатьева - ст. науч. сотр.к УПК КНИТУ, ignatyeva_svt@mail.ru, В. Я. Базотов - зав. каф. ТТХВ КНИТУ, В. Ф. Мадякин - доцент той же кафедры, madyakin_vf@mail.ru, А. В. Пальцев - инженер УПК КНИТУ, Д. А. Захаров -магистр группы 114-М9 кафедры ТТХВ КНИТУ, Т. Р. Хасанов - магистр группы 415-МП41 кафедры ХТПНГ КНИТУ.
© S. Y. Ignatieva - Senior Researcher UPK KNRTU, ignatyeva_svt@mail.ru, V. Y. Bazotov - Head of the Department TTHV KNRTU, V. F. Madyakin - Associate Professor of TTHV KNRTU, madyakin_vf@mail.ru, A.V. Palcev - engineer UPK KNRTU, D. A. Zaharov - student group 114- M9 TTHV KNRTU, T. R. Hasanov - student group 415- МП41 HTPNG KNRTU.
При ТВИ-пропитке предварительно высушенной по разным технологиям аммиачной селитры за счет удаления содержащегося в капиллярах воздуха и увеличение вследствие этого удельной поверхности происходит увеличение впитывающей способности. Разработанная технология ТВИ -пропитки различных марок АС позволяет получить ПВВ-игданит с более стабильными физико-механическими характеристиками за счет усиления абсорбционных связей необходимого количества ДТ на увеличенной активной поверхности АС и меньшей его экссудации и миграции по объему заряда.
Литература
1 Д.И. Дементьева, И. С. Кононов, Р.Г. Мамашев, В.А. Харитонов. Введение в технологию энергонасыщенных материалов, Алтайский государственный технический университет, Барнаул, 2004, 210 с.
2 З.Г. Поздняков, Б.Д. Росси. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. Недра Москва 1976. 252с.
3 С.Ю. Игнатьева, В.Я. Базотов, В.Ф. Мадякин, Вестник Казанского технологического университета, 13, 78-81, (2013).
4 С.Ю. Игнатьева, В.Я. Базотов, В.Ф. Мадякин, Вестник Казанского технологического университета, 23, 348351, (2014).
5 С.Ю. Игнатьева, В.Я. Базотов, В.Ф. Мадякин, Д.А. Захаров, Вестник технологического университета, 15, 130-132, (2015).
