СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА
METHOD OF PRODUCING SPHERICAL POWDER

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.
В литературе [1] известны способы сушки различных материалов, в том числе, сыпучих в кипящем, фонтанирующем режимах. Однако известные способы сушки неприемлемы для сушки СФП из-за большой чувствительности к температурным воздействиям.
В качестве прототипа [2] авторами выбран способ получения СФП, по которому в СФП после отжима от воды вводится графитовая суспензия с последующей подачей пороха с графитом в пневмотранспортную линию под давлением сжатого воздуха, где при движении СФП с графитом в потоке нагретого воздуха в режиме кипения при температуре 80…95°С происходит сушка и графитовка пороха.
Недостатком данного способа является то, что в процессе движения пороха происходит удаление поверхностной влаги, внутренняя влага из сферических элементов практически не удаляется. При этом полученный СФП имеет повышенную влажность.
Целью изобретения является обеспечение влажности сферического пороха в процессе сушки в соответствии с заданными характеристиками на порох.
3
Поставленная цель достигается тем, что первоначально в реакторе получают пороховой лак, диспергируют его на сферические частицы, обезвоживают и отгоняют этилацетат из сферического пороха с последующей промывкой, сортировкой и сушкой, при этом сферический порох с графитом через циклон-осадитель подают в камеру сушки, представляющую собой цилиндрическую камеру диаметром 600 мм и объемом 0,372 м, снабженную вышибной поверхностью, площадью 30% от цилиндрической части, при единовременной загрузке сушильной камеры 20…40 кг в перерасчете на сухой вес сферического пороха, сушку пороха проводят в режиме кипения при создании напора воздуха в камере сушки 300…500 мм вод. ст. за счет установленных в нижней части камеры сушки сеток, теплоноситель подают в нижнюю часть камеры сушки в течение 60…80 мин с температурой 88…98°С, затем в течение 140…180 мин с температурой 65…75°С и в течение 20…30 мин с температурой 50…60°С, высушенный порох выгружают в приемный бункер и направляют пневмотранспортом через циклон-осадитель на сухую сортировку.
Разработанная авторами технологическая схема сушки сферического пороха представлена на фигуре.
3
По разработанной схеме СФП с графитом с влажностью 18…22 мас.% из бункера подачи СФП поз.1 пневмотранспортом подают в циклон-осадитель поз.2, затем СФП из циклона-осадителя поступает в камеру сушки поз.3. Камера сушки представляет собой цилиндр диаметром 600 мм и объемом 0,372 м. На цилиндрической части сушилки установлена вышибная поверхность, которая составляет 30% от боковой цилиндрической части. В нижней части камеры сушки установлены сетки, создающие сопротивление воздуха от 300 до 500 мм вод. ст. Пневмотранспортом в камеру сушки загружается от 20 до 40 кг СФП в перерасчете на сухой вес. Теплоноситель в камеру сушки подается вентилятором высокого давления поз.4, нагрев воздуха проводится в калорифере поз.5. Авторами установлено, что поверхностную влагу из СФП целесообразно проводить при температуре теплоносителя 88…98°С в течение 60…80 мин, а внутреннюю влагу из пороховых частиц целесообразно проводить при температуре теплоносителя 65…75°С в течение 140…180 мин. Затем проводится охлаждение пороха при температуре 50…60°С в течение 20…25 мин. Высушенный порох из камеры сушки выгружается в бункер приема продукта поз.6 и направляется пневмотранспортом через циклон-осадитель на аппарат сухой сортировки.
Сферический порох на сушку подается с влажностью 18…22 мас.%. Снижение влажности СФП менее 18 мас.% связано с технологическими трудностями и высокими трудозатратами, а увеличение влажности СФП более 22 мас.% связано с трудностями транспортировки СФП в линии пневмотранспорта и увеличением длительности процесса сушки пороха.
Диаметр камеры сушки и объем выбраны из конструктивных особенностей самой сушилки. Увеличение вышибной поверхности более 30% на камере сушки приводит к ослаблению самой конструкции, а уменьшение вышибной поверхности менее 30% приводит к переходу скорости горения СФП в детонацию.
Теплоноситель подается в камеру сушки под давлением 300…500 мм вод. ст. Уменьшение напора воздуха менее 300 мм вод. ст. не обеспечивает режима кипения СФП на сетке, а увеличение напора воздуха более 500 мм рт.ст. приводит к уносу СФП из камеры сушки.
Температурные режимы 88…98°С и 65…75°C обеспечивают удаление из СФП поверхностной и внутренней влаги соответственно. Снижение температуры теплоносителя менее 88°C и времени менее 60 мин не обеспечивает полного удаления поверхностной влаги из сферических частиц, а это приводит к увеличению длительности процесса сушки, увеличение температуры теплоносителя более 98°C и времени более 80 мин связано с опасностью ведения технологического процесса сушки.
При удалении внутренней влаги снижение температуры теплоносителя менее 65°C и времени сушки менее 140 мин приводит к получению высушенного пороха с повышенной влажностью, а увеличение времени более 180 мин и температуры теплоносителя более 75°С приводит к пересушке пороха и опасности ведения технологического процесса.
При завершении процесса сушки СФП проводится охлаждение его при температуре теплоносителя 50…60°C в течение 20…25 мин. Снижение температуры теплоносителя менее 50°C и времени менее 20 мин связано с технологическими трудностями, а увеличение температуры теплоносителя более 60°C и времени охлаждения более 25 мин связано с опасностью выгрузки СФП.
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики по разработанному авторами способу получения СФП в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5) приведены в таблице.
Таблица
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики изготовленных образцов пороха
Наименование показателя
Пример (Пр. №1)
Пр. №2
Пр. №3
Пр. №4
Пр. №5
Диаметр камеры сушки, мм
600
600
600
600
600
Объем камеры сушки, м<sup>3</sup>
0,372
0,372
0,372
0,372
0,372
Площадь вышибной поверхности, %
30
30
30
30
30
Влажность подаваемого на сушку СФП, мас.%
18
20
22
18
25
Загрузка камеры сушки СФП, кг
20
30
40
15
45
Напор теплоносителя подаваемого в сушильную камеру, мм вод. ст.
300
400
500
250
600
Температура теплоносителя, °С
88
90
98
87
98
Время сушки, мин
60
70
80
50
85
Температура теплоносителя, °С
65
70
75
60
80
Время сушки, мин
140
160
180
120
200
Температура охлаждения СФП, °С
50
55
60
50
70
Время охлаждения, мин
20
22
25
20
30
Влажность сухого пороха, мас.%
0,8
0,6
0,4
Баллистические характеристики
Масса заряда, г
3,20
3,25
3,26
3,25
3,25
Средняя скорость полета пули, м/с
751
752
751
690
600
Продолжение таблицы
Разность скоростей полета пули в серии выстрелов, м/с
8
8
7
10
12
Максимальное давление пороховых газов, кг/см<sup>2</sup>
Среднее
2720
2760
2790
2890
3150
Наибольшее
2900
2850
2980
3100
3150
Разность между максимальным наибольшим и наименьшим давлениями пороховых газов в канале ствола оружия
50
55
52
100
150
2
2
2
Баллистические характеристики СФП проводились на примере сушки пороха для 7,62 мм спортивно-винтовочного патрона, который должен удовлетворять следующим требованиям: средняя скорость полета пули 735…756 м/с, разность скоростей полета пуль в серии выстрелов - не более 10 м/с максимальное давление поровых газов в канале ствола оружия, кгс/см: среднее - не более 2950 кгс/см, наибольшее - не более 3150 кгс/см, разность между максимальным наибольшим и максимальным наименьшим давлениями пороховых газов в канале ствола оружия - не более 150.
Из приведенных данных таблицы видно, что баллистические характеристики СФП по разработанному авторами способу для 7,62 мм спортивно-охотничьего патрона в пределах граничных условий (примеры 1…3) удовлетворяют всем требованиям, а за пределами граничных условий (примеры 4, 5) СФП не удовлетворят требованиям баллистических характеристик.
Литература
1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973, 750 с.
2. «Способ получения сферического пороха», патент RU 2183604, C06B 21/00, опубл. 20.06.20002, 6 с.