Способ получения гранулированного тротила
METHOD OF PRODUCING GRANULATED TRINITROTOLUENE

Предлагаемое изобретение относится к области военной техники /снаряжения боеприпасов взрывчатыми веществами/ и может быть использовано для получения твердой фазы /кусков/ из расплавов взрывчатых веществ, например тротил, смеси тротила с гексогеном и алюминиевым порошком и др., при снаряжении боеприпасов кусковым и вакуум-кусковым методами.
В настоящее время в производстве снаряжения боеприпасов кусковым и вакуум-кусковым методами твердую фазу из расплавов ВВ получают двумя способами: на гофрированном барабане и на кристаллизаторах типа противней /авт. свид. № 1841133 по заявке 974925/. По первому способу расплав поступает в корыто, где вращается охлаждаемый гофрированный барабан. Расплав ВВ слоями настывает на барабане до нужной толщины. Затем настыль с барабана циклично снимается ножом и сбрасывается в барабан измельчения. По второму способу расплав сливается на охлаждаемые противни необходимой толщины, где он затвердевает за счет подачи холодной воды.
Затем настыль снимается с противней путем их поворота и также поступает в барабан для измельчения.
Наряду с положительными качествами /получение кусков ВВ с высокой плотностью, различных размеров/ вышеописанные способы имеют ряд существенных недостатков:
1. Ограниченная производительность единичной установки, не более 350 кг/час.
2. Наличие опасной операции дробления настыли на куски в барабане с валками. При этой операции 5-10% ВВ превращается в пыль.
3. Для работы установок используется чешуированный тротил и существующие установки приспособлены только для работы в снаряжательных цехах.
Гранулы тротила, получаемые в промышленном масштабе, не могут применяться как твердая фаза при кусковом и вакуум-кусковом методах снаряжения боеприпасов по следующим причинам:
а) гранулы получаются с повышенной влажностью, около 2-3%;
б) гранулы имеют маленькие размеры, около 2-3 мм.
Предлагаемое изобретение позволяет исключить вышеописанные недостатки существующих способов получения твердой фазы для снаряжения боеприпасов с ВВ вакуум-кусковым методом.
Описание способа
3
Расплав ВВ в случае получения гранул без усадочных раковин предварительно насыщается углекислым газом. Затем при температуре расплава выше температуры плавления ВВ на 2-15°C он струей с диаметром 0,5-2,5 мм дозируется на спокойную поверхность жидкости с температурой выше температуры плавления ВВ на 1-10°C. В качестве жидкости в зависимости от получения нужного размера гранул используются жидкости с удельным весом от 1 до 1,55 г/см, например вода и водные растворы солей и кислот, не растворяющие ВВ.
Расстояние свободного падения струи должно быть в пределах 5-80 мм.
Струя расплава ВВ, падая на спокойную поверхность горячей жидкости, собирается в каплю, которая продолжает плавать на поверхности до тех пор, пока вес ее не превысит силу поверхностного натяжения и вес вытесненной жидкости.
Капля после отрыва от поверхности жидкости в начале проходит слой горячей жидкости глубиной 70-150 мм, а затем слой холодной жидкости толщиной 800-1500 мм. Толщина слоя холодной жидкости зависит от ее удельного веса и температуры.
Температура холодной жидкости может изменяться по высоте слоя сверху вниз от 50°C до 10°C. При прохождении капли по слою холодной воды происходит ее затвердевание за счет отдачи тепла к жидкости.
Затвердевшие капли /гранулы/ имеют форму сплющенного шара, большой размер которых достигает до 18 мм при удельном весе жидкости близком к удельному весу расплава ВВ.
Полученные таким образом гранулы отделяются от жидкости, промываются водой в случае применения в качестве жидкости растворов солей и кислот. Затем подсушиваются продувкой воздухом с температурой 20-25°С от поверхностной влаги.
Пример
3
3
Опыты проводили на лабораторной колонке, которая представляет стеклянную трубу с внутренним диаметром 28 мм и общей высотой 1000 мм. Колонка имеет зону обогрева высотой 70 мм и зону охлаждения высотой 750 мм. Дозировку расплава ВВ проводили из стакана с обогреваемой рубашкой, имеющего на дне калиброванное отверстие с диаметром 1-1,2 мм. В опытах использовали чешуированный тротил, штатный гексоген и алюминиевый порошок В качестве жидкости для заполнения колонки использовали воду, раствор нитрата кальция в воде с удельным весом 1,395-1,52 г/см и водный раствор серной кислоты с удельным весом 1,4-1,445 г/см.
Обогрев стакана и обогреваемой зоны колонки осуществляли циркуляцией глицерина через термостат. Охлаждение проводили подачей сетевой воды за рубашку зоны охлаждения колонки. Гранулы после отделения от жидкости, промывки и продувки воздухом с комнатной температурой отдавались на анализ для определения плотности, влажности, содержания нерастворимых примесей и кислотности. Полученные гранулы имели форму сплющенного шара.
На фото /1, 2/ показан внешний вид и срез гранул без предварительного газонасыщения, а на фото /3, 4/ - гранулы после предварительного насыщения расплава ВВ углекислым газом.
Гранулы из газонасыщенного расплава ВВ усадочных раковин не имеют и срез их имеет равномерно распределенную мелкокристаллическую структуру.
Условия и результаты проведенных авторами опытов представлены в таблице №1.
Табл. №1
№№ п/п
Среда в колонке грануляции
Состав расплава ВВ, %
Т-ра жидкости по зонам, °C
Скорость падения гранул, м/с
Размер гранул по большому диам., мм
Плотность гранул, г/см<sup>3</sup>
Результаты анализа гранул
Расстояние свободного падения струи, мм
Примечание
состав
уд. вес г/см<sup>3</sup>
тротил
гексоген
алюм. порошок
углекисл. газ
влага и летучие
нерастворимые
кислотность
горячая
холодная
1.
Н<sub>2</sub>О
1,0
100
-
-
ненасыщ.
93
32/14
0,17-0,18
1-5
1;57
1,5
-
-
-
струя дозир. в слое горячей жидкости
2.
H<sub>2</sub>O
1,0
100
-
-
ненасыщ.
93
32/14
0,17-0,18
5-7
1,54
0,07
-
-
15
3.
H<sub>2</sub>O
1,0
65
35
-
-"-
95
34/14
0-19-0,21
5-7
1,663
0,08
-
-
15
4.
H<sub>2</sub>O
1,0
85
-
15
-"-
96
34/14
0,19
5-7
0,09
-
-
15
5.
водный р-р Ca/NO<sub>3</sub>/<sub>2</sub>
1,437
100
-
-
-"-
93
32/14
0,075
5-6
1,55
0,09
0,08
0,002
-
-"-
6.
Водный р-р Ca/NO<sub>3</sub>/<sub>2</sub>
1,437
100
-
-
-"-
93
32/14
0,06
13-14
1,54
0,08
0,08
0,002
15
6.
Водный р-р Ca/NO<sub>3</sub>/<sub>2</sub>
1,48
70
30
-
-"-
96
34/14
0,075
13-14
1,62
0,04
0,05
0,005
15
7.
Водный р-р Ca/NO<sub>3</sub>/<sub>2</sub>
1,42
85
-
15
-"-
96
34/14
0,06
13-14
1,58
0,05
-
-
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
8.
Водный р-р H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
1,40
100
-
-
насыщ.
93
32,14
0,066
6-7
1,53
0,07
0,08
0,018
струя дозир. в слой горячей жидкости
9.
Водный р-р. H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
1,40
100
-
-
-"-
93
32/14
0,06
13-14
1,53
0,08
0,07
0,017
15
-
10.
Водный р-р H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
1,445
100
-
-
-"-
93
32/14
0,055
17-18
1,575
1,08
0,04
0,03
15
-
11.
Водный р-р Ca/NO<sub>3</sub>/<sub>2</sub>
1,437
100
-
-
-"-
93
32/14
0,06
17-18
1,58
1,2
0,09
0,002
15
-
Данные таблицы №1 показывают, что гранулы полученные из расплава тротила с предварительным насыщением углекислым газом по размерам и физико-химическим свойствам удовлетворяют требованиям, предъявляемым к твердой фазе для вакуум-кусковой и кусковой заливки боеприпасов.
Гранулы, полученные из расплава тротила без газонасыщения, не удовлетворяют этим требованиям только по влажности, однако, можно предположить, что усовершенствованием способа сушки гранул и в этом случае можно получить гранулы, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к твердой фазе.
Внедрение предлагаемого способа в промышленность позволяет:
1) Организовать производство твердой фазы из тротила и его сплавов в виде гранул заданного размера для кусковой и вакуум-кусковой заливки боевых частей непосредственно в цехах получения тротила. Тем самым исключается переплавка тротила и стоимость твердой фазы примерно будет равняться стоимости штатного чешуированного тротила.
2) Исключить опасные операции по дроблению настыли тротила и потери продукта в виде пыли. Улучшить санитарные условия труда
3) Увеличить производительность одного агрегата до 1000 кг/час и более.
Таким образом, новизна, полезность и практическая осуществимость предлагаемого способа получения гранул заданных размеров в интервале 5-18 мм из расплавов ВВ /например: тротила, смеси тротила с гексогеном, алюминиевым порошком/ очевидны.