CC BY
39
УДК 662.2.036
Н. А. Покалюхин, С. А. Кабиров, А. А. Ибрагимов, Р. А. Ибрагимов
МАЛОТОННАЖНАЯ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ГРАНУЛИРОВАНИЯ УТИЛИЗИРУЕМОГО ТРОТИЛА
Ключевые слова: утилизируемый тротил, эмульгатор, водно-эмульсионная технология, реактор, суспензия,
гранула, технологический режим.
В статье представлены результаты исследований по разработке элементов технологии малотоннажного производства гранул из утилизируемого тротила водоэмульсионным способом с использованием несложного химического оборудования. Определены оптимальные параметры технологического режима гранулирования. Технология обеспечивает 100 % выход округлых и сферических гранул эквивалентным диаметром 1,6-2,0 мм.
Key words: utilizable trotyl, emulsifying agent, water-emulsion technology, reactor, suspension, glanule, operating
practices.
The article presents the results of studies on the development of elements of technology of small-tonnage production of pellets from the disposition trotyl water-based process using a simple chemical equipment. The optimal process-dependent parameters of granulation were determined. The optimum parameters of technological process of granulated. technology provides 100% yield granules average diameter of 1.6-2.0 mm.
Извлекаемый из корпусов утилизируемых снарядов тротил (ТНТ) может использоваться в качестве компонента для изготовления промышленного взрывчатого вещества (ПВВ) или в качестве самостоятельного ВВ в виде кусков, порошка, чешуек или гранул. Наиболее востребованным для горных работ является гранулированный ТНТ.
Существует несколько способов гранулирования тротила.
Промышленный способ водной грануляции [1] применяется для производства гранулотола из первичного («свежего») расплавленного ТНТ в водных грануляторах. Основными элементами гранулятора являются колонна, в которой поддерживается постоянный уровень воды, и грануляционная камера с перфорированным дном, в которую подаётся расплавленный ТНТ. Эти грануляторы рассчитаны на производительность до 1500-2500 кг/ч.
Известен также способ «сухого» или капельного гранулирования [2]. Основой установки служит ленточный кристаллизатор, на охлаждённые стальные ленты транспортёра которого, подаются капли расплава утилизируемого тротила, которые кристаллизуются и охлаждаются. Производительность кристаллизатора 450 кг/ч. Гранулы, полученные по этой технологии, имеют приплюснутую или «чечевично-образную» форму с острыми краями, поэтому малопригодны для механизированного заряжания из-за возможного пыления.
Приведённые грануляторы металлоёмки и энергоёмки, поэтому оснащать таким оборудованием малотоннажные производства неэкономично.
Известен [3] более практичный способ гранулирования тротила УД, отработанный на лабораторном смесителе 000-2Л600-00, он обеспечивает 8790% проход гранул через сетку №5, однако требует специальные обогреваемые фильеры для подачи расплава, громоздкую низкооборотную рамочную мешалку и подогретую воду, при этом процесс сопровождается образованием нежелательных конгломератов и «спутников».
В связи с изложенным создание малотоннажной технологии гранулирования утилизируемого тротила с использованием несложного оборудовании химического предприятия, является актуальной задачей.
С целью решения поставленной задачи отработаны элементы технологии водоэмульсионного способа гранулирования утилизируемого ТНТ на компактной установке и выполнены систематические исследования влияния технологических факторов на дисперсный и качественный состав гранул.
Технология отрабатывалась на лабораторной установке (рис. 1).
на циркуляцию
Рис. 1 - Схема лабораторной установки для гранулирования ТНТ (1 - плавитель; 2 - деревянная лопатка; 3 - термостат; 4, 6 - тройник; 5 - реактор; 7 - термостат; 8 - водопроводная колонка)
Для приготовления дисперсионной среды (ДС) в реактор 5 на ~0,2 объёма заливается вода при температуре 60°С. Затем добавляется навеска эмульгатора и включается мешалка реактора. После полного растворения эмульгатора в зависимости от выбранного технологического режима в реактор добавляется вода до ~0,6 объёма тёплая или холодная с тем-
пературой менее 20°С, при этом в рубашку реактора также подаётся вода соответствующей температуры.
Процесс гранулирования заключается в следующем. При работающей мешалке в реактор 5 из пла-вителя 1 подаётся струёй расплав ТНТ, который диспергируется в жидкую среду реактора. В образовавшейся эмульсии дисперсную фазу составляют капли расплава, а непрерывную фазу составляет водный раствор эмульгатора. С этого момента, для отверждения частиц эмульсии и образования гранул, в рубашку реактора 5 подается холодная вода из колонки 8. При достижении температуры в реакторе менее 20-25°С суспензия сливается в приёмную ёмкость через металлическую сетку с размерами ячеек 0,2 мм. По фракционному составу высушенных гранул определялся эквивалентный диаметр гранул dэкв.
При отработке режимов гранулирования исследовалось влияние на форму и размер гранул массы навески расплава ТНТ ттнт от 50 до 100 г, которая подвергается гранулированию за один приём; содержание эмульгатора (мездровый клей) в ДС реактора аЭр от 0,05 до 0,5%; температура ДС в реакторе Тр от 8 до 82°С; расположение винта мешалки по глубине в ДС реактора от 30 до 80 мм.
В качестве постоянных параметров приняты объем ДС в реакторе 1000 мл, число оборотов мешалки реактора 550 об/мин и способ подачи расплава из плавителя в реактор - самотёком по трубе. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние технологических параметров на форму и размер гранул ТНТ
тТНТ, г аЭр, % Т °С Ьгл, мм Форма и размер гранул
0,5 82 80 Многогранные гранулы 0,4-3,0 мм и мелкие частицы <0,4 мм (70/30 %)
15 30 Округлые гранулы 0,63-6,0 мм и мелкие частицы <0,63 мм (90/10 %)
0,2 8 80 Сферические и округлые гранулы аэкв=1,65 мм; 0,63-3,00 мм (93,8 %), <0,63 мм (6,2 %)
30 Округлые и каплевидные гранулы 1-7 мм с раковинами
50 0,05 8 80 Округлые и сферические гранулы 4экв= 2,01 мм; с небольшим количеством раковин; 0,63-3,00 мм (93,4 %), <0,63 мм (6,6 %)
65 80 Округлые и многогранные гранулы 1-6 мм, мелкие частицы 0,4-1,0 мм (70/30 %)
<0,2 35 80 Хлопьевидные частицы 2,5-16,0 мм
8 80 Хлопьевидные частицы 2-12 мм и гранулы вытянутой формы 1-9 мм (60/40 %)
100 0,2 9 80 Сферические и округлые гранулы 4экв=1,68 мм; 0,63-3,00 мм (95,2 %), <0,63 мм (4,8 %)
0,05 9 50 Хлопьевидные частицы 2,5-10,0 мм и округлые гранулы 1,3-4,0 мм (50/50 %)
Для получения однородной массы из сферических и округлых гранул необходимо соблюдать сле-
дующий технологический режим: придонное расположение винта мешалки реактора; температура ДС реактора 8-9°С; содержание эмульгатора в ДС реактора 0,2 мас. %; число оборотов мешалки реактора 550 об/мин.
Результаты дисперсного анализа гранул ТНТ, полученных на оптимальных технологических режимах представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Фракционный состав гранул ТНТ
Масса гранул в выборке, г Размеры ячеек смежных сит, мм и содержание фракций в выборке ^экв, мм Содержание фракций 0,63-3,50 мм, %
2,53,5 2,02,5 1,02,0 0,631,0 0,40,63 0,20,4
191,2 32,4 33,9 93,3 20,9 6,5 4,2 1,652,01 94,4
Экспериментально отработанный технологический режим гранулирования утилизируемого тротила позволяет получать гранулы эквивалентного диаметра 1,7-2,0 мм (рис.2).
Рис. 2 - Фотография гранулированного ТНТ
Предлагаемая технология гранулирования ТНТ, извлечённого из боеприпасов, более привлекательна по следующим обстоятельствам:
— в качестве основы дисперсионной среды и охлаждающего агента в рубашке гранулятора (реактора) используется водопроводная вода с круглогодичной для большинства химических заводов температурой 6-15 °С;
— пропеллерная мешалка создаёт значительную циркуляцию, в том числе осевую, при минимальном расходе энергии, это позволяет увеличить число оборотов и, как следствие, степень дробления струи расплава ТНТ, а также препятствует образованию «спутников»;
— для подачи расплава ТНТ в гранулятор не требуется специальных фильер, достаточно обогреваемой или теплоизолированной трубы;
— конгломераты и «спутники» при оптимальных технологических режимах практически отсутствуют;
— технология обеспечивает 100% выход гранул оптимального для компоновки ПВВ размера 1,7-2,0 мм.
С использованием результатов лабораторных исследований смонтирована и проходит «обкатку»
опытно-промышленная установка из несложного штатного оборудования химического предприятия.
Заключение
1. Выполнен обзор и анализ современных способов гранулирования тротила, сделан вывод о том, что для переработки утилизируемого тротила рационально создание малотоннажного производства на компактной установке периодического действия, которая может быть собрана из несложного оборудования химического предприятия.
2. В ходе отработки процесса гранулирования тротила водоэмульсионным способом исследовано влияние на форму и размер гранул массы навески расплава тротила, температуры и содержания эмульгатора в дисперсионной среде реактора, числа оборотов мешалки и расположения её винта по глубине при постоянных объёме дисперсионной среды в реакторе и способе подачи расплава из плавителя в реактор - самотёком по трубе.
3. В результате выполненных исследований установлено, что для получения однородной массы из сферических и округлых гранул с эквивалентным диаметром 1,7-2,0 мм, необходимо принять следующие значения технологических параметров: придонное расположение винта мешалки реактора; температура дисперсионной среды 8-9 °С; содержание эмульгатора 0,2 масс. %; число оборотов мешалки реактора 550 об/мин.
Литература
1. В.П. Ильин, К.Ш. Валиуллин, Ю.Г. Печенев, Взрывное дело, 100, 57, 163-167 (2008).
2. Л. А. Смирнов, В.С. Силин, Конверсия. Ч. 5. ЦНИИТИКПК, Москва, 1993. 195 с.
3. Н.П. Селезнев, Н.И. Крымова, А.П. Медведев, О.В. Пугачев, Г.А. Травов. В сб. Вторая Российская науч.-технич. конф. «Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов». ЦНИИНТИКПК, Москва, 1997. С. 158162.
© Н. А. Покалюхин - канд. хим. наук, доцент каф. ТТХВ КНИТУ; С. А. Кабиров - канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник КНИТУ, bimetal@rambler.ru; А. А. Ибрагимов - генеральный директор ФКП «Авангард»; Р. А. Ибрагимов - канд. техн. наук, зам. ген. директора ФКП «Авангард», ibragimovra@gmail.com.
© N. A. Pokalyuhin - candidate of chemical sciences, professor of department of TSCC in KNRTU; S. А. Kabirov - candidate of technical sciences, a researcher in KNRTU, bimetal@rambler.ru; А. А. Ibragimov - general director of FSOE "Avangard"; R. А. Ibragimov - candidate of technical sciences, deputy general director of FSOE "Avangard", ibragimovra@gmail.com.
