Kullanım ömrünü tamamlamış mühimmatlardan RDX geri kazanımı /
Yazar: SONER ALTIN
Danışman: PROF. DR. MEHMET TÜRKER ; PROF. DR. AYŞEGÜL ÜLKÜ METİN
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Mühimmatlar, raf ömürlerinin dolması, depolama esnasında uygun olmayan koşullarda muhafaza edilmesi, harekât ve taktik ihtiyaçlar sebebiyle silahının kullanılmaması veya kullanım esnasında oluşan hasar, arıza vb. sebeplerle kullanım dışı kalmaktadır. Kullanım dışı kalan mühimmatlar, çoğunlukla açık havada patlatma yöntemi, açık veya kapalı ortamda yakma yöntemi, derin yeraltı toprak gömme yöntemi ve derin deniz boşaltma yöntemi gibi geleneksel işleme yöntemleri kullanılarak bertaraf edilmektedir. Bu işlemler sırasında oluşan büyük miktarda atık gaz ve katı kalıntı çevresel sorunlara neden olmaktadır. Çevrenin korunması ve kaynak geri dönüşümü konuları birlikte değerlendirildiğinde, kullanım dışı kalmış mühimmatın bertaraf edilmesi için çevre dostu bir yöntemin geliştirilmesi önemli ve gereklidir.

Bu çalışmada, askeri mühimmatlarda ana patlayıcı maddesi olarak en fazla kullanılan ve 2, 4, 6-trinitrotoluen (TNT) ve heksahidro-1, 3, 5-trinitro-1, 3, 5-triazin (RDX) karışımı olan atık Komposizyon-B (Komp-B) patlayıcısından RDX'in geri kazanımı ve saflaştırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda, atık Komp-B numuneleri, mühimmattan iki farklı yol ile ayrıştırılmıştır. İlk olarak, mühimmat bileşenlerine ayrılmış ve ana imla maddesi olan Komp-B mekanik yolla, ikinci yöntemde ise, sıcak su/buhar ile patlayıcının kısmen eritilmesi sonrasında elde edilmiştir. Elde edilen numuneler yüksek basınçlı sıvı kromatografisi (HPLC) ile analiz edilerek içerikleri tespit edilmiştir. Daha sonra, her iki yöntem ile alınan numunelerden TNT ve RDX'in toluen içerisindeki çözünürlük farklılıklarından yararlanılarak, TNT uzaklaştırılmış ve RDX elde edilmiştir (rRDX). Sıvı ekstraksiyonu sonucunda farklı RDX geri kazanım yüzdelerine ve saflığına ulaşılmıştır. Geri kazanım verimi, mekanik yöntemle elde edilen Komp-B için % 94 iken, sıcak su/buhar ile eritme yöntemi için % 77 olarak hesaplanmıştır. Daha sonra uygulanan saflaştırma işlemi sonucunda, her iki yöntem için RDX saflığı % 99'dan daha fazla olduğu belirlenmiştir.

Son olarak, optimum koşullarda elde edilen rRDX'in fonksiyonel karakterizasyonu askeri standartlar çerçevesinde yapılmış ve standart RDX ile karşılaştırılmıştır. Buna göre, rRDX'in darbe ve sürtünme hassasiyeti dışındaki testler dışında standartlarla kendisinden beklenen özellikleri karşıladığı tespit edilmiştir. rRDX hassasiyetinin standart RDX'e göre, 2-2.5 kat arttığı belirlenmiştir. rRDX'in yeniden kullanımı öncesinde yeniden kristallendirilmesi veya üretim esnasında ana imla maddesine hassasiyet azaltıcı katkıların ilave edilmesiyle hedeflenen kullanım alanına uygun olarak ayarlanabileceği değerlendirilmektedir.

Abstract:
Ammunition becomes obsolete for reasons such as expiration of its shelf life, storage under inappropriate conditions, obsolescence of the weapon due to operational and tactical requirements, or damage or malfunction during use. The obsolete ammunition is mostly disposed of by traditional processing methods such as open-air blasting, open or closed incineration, deep underground burial, and deep-sea disposal. These processes' large quantities of waste gases and solid residues cause environmental problems. When environmental protection and resource recycling issues are considered together, it is important and necessary to develop an environmentally sound method for disposing obsolete ammunition.

The aim of this study was to recover and purify RDX from waste Composition-B (Komp-B) explosives, a mixture of 2, 4, 6-trinitrotoluene (TNT) and hexahydro-1, 3, 5-trinitro-1, 3, 5-triazine (RDX), the most commonly used primary explosive in military munitions. The Komp-B waste samples were separated from the munitions in two different ways. Firstly, the ammunition was separated into its constituent parts, and Komp-B, which is the main component, was recovered mechanically; in the second method, it was recovered after partial melting of the explosive with hot water/steam. The samples obtained were analyzed and their contents determined. The TNT was then removed from the samples obtained by both methods, using the differences in solubility of TNT and RDX in toluene, and RDX was obtained (rRDX). As a result of the liquid extraction, different recoveries and purities of RDX were obtained. The recovery efficiency was 94% for Komp-B obtained by the mechanical method and 77% for the hot water/steam melting method. As a result of the subsequent purification process, RDX purity was determined to be greater than 99% for both methods.
Finally, the functional characterization of rRDX obtained under optimum conditions was performed against standards and compared with standard RDX. It was found that rRDX meets the expected properties with the standards, except for tests other than impact and friction sensitivity. rRDX sensitivity was 2-2.5 times higher than standard RDX. It is estimated that rRDX can be adjusted to suit the intended application by recrystallisation before reuse or by adding sensitivity reducing additives to the main formulation during production. Finally, the functional characterization of rRDX obtained under optimum conditions was carried out against standards and compared with standard RDX. It was found that rRDX meets the expected properties with the standards, except for tests other than impact and friction sensitivity. rRDX sensitivity was found to be 2-2.5 times higher than standard RDX. It is estimated that rRDX can be adjusted to suit the intended application by recrystallisation prior to reuse or by adding sensitivity reducing additives to the main formulation during production.