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 порох после отжима от воды вводится графитовая суспензия с последующей подачей пороха с графитом в пневмотранспортную линию под давлением сжатого воздуха, где в процессе движения СФП с графитом в потоке нагретого воздуха в режиме кипения при температуре 80…95°C происходит сушка и графитовка пороха.
Недостатком данного способа является то, что в процессе движения пороха в пневмотранспорте происходит незначительное удаление поверхностной влаги. При этом поверхностная и внутренняя влага удаляются в процессе основной сушки сферического пороха в сушилке. Технологический цикл сушки СФП составляет ~2,5…3,5 часа.
Целью изобретения является сокращение цикла сушки сферического пороха, обеспечение безопасности и автоматизации технологического процесса сушки.
3
Поставленная цель достигается тем, что сферический порох с графитом и влажностью 18…22 мас.% через циклон-осадитель подают в непрерывно-действующую сушилку, представляющую собой 12 цилиндрических вращающихся камер диаметром 600 мм и объемом 0,372 м, снабженных вышибными поверхностями площадью 30% от цилиндрической части камеры, при непрерывной загрузке в каждую камеру 20…40 кг пороха в пересчете на сухой вес, сушку пороха проводят в режиме кипения при создании напора горячего воздуха в каждой камере сушилки 300…500 мм рт.ст. за счет установленных в нижней части камер сушилки сеток, каждая камера сушилки в процессе сушки проходит пять температурных зон: 1 и 2 зоны - температура нагретого воздуха - 93±5°C; 3 и 4 зоны - температура нагретого воздуха - 70±5°C; 5 зона охлаждения - температура нагретого воздуха - 50…60°C. Общий цикл сушки 1,0…2,5 часа, производительность сушилки 200…300 кг/час, при влажности сухого пороха 0,3…0,9 мас.% высушенный порох выгружают в приемный бункер и пневмотранспортом через циклон-осадитель направляют на сухую сортировку.
Технологическая схема сушилки показана на чертеже. Сушилка состоит из следующих основных узлов: станина поз.1, стол-основание поз.2, камера рабочая поз.3, тарелка поз.4, корона загрузочная поз.5, ось центральная поз.6, распределитель теплоагента поз.7, зонт вытяжной поз.8, крышка нижняя поз.9. Станина служит для установки аппарата на фундаменте: внутри станины собран червячный редуктор для обеспечения вращения стола-основания.
Стол-основание служит для обеспечения непрерывного перемещения рабочих камер от места загрузки до места выгрузки с прохождением камер через все зоны подачи теплоагента.
Рабочие камеры служат для обеспечения сушки СФП до заданной влажности с помощью горячего теплоагента.
Корона загрузочная является переходным звеном между камерами рабочими и вытяжным зонтом, через который отработанный теплоагент транспортируется на очистку.
Центральная ось служит основой для монтажа узлов аппарата и опорных подшипников. На центральной оси на шпонках смонтированы распределитель теплоагента, крепится с помощью гаек прижим распределителя и центрируется плавающее основание зонта вытяжного.
Распределитель теплоагента состоит из 6 секций. Через пять секций осуществляется подача теплоагента с заданной температурой и воздуха в рабочие камеры. В шестую секцию подача теплоагента не производится, так как в соответствующей камере происходит выгрузка СФП и загрузка новой порции пороха, подлежащего сушке.
Разгрузочное устройство состоит из крышки нижней и системы рычагов, противовесов, роликов и замка, предназначенного для выгрузки СФП из рабочих камер.
Тарелка представляет собой металлическую плитку с 12 отверстиями, крепится на столе-основании поз.2 и служит связующим звеном передачи теплоагента между распределителем теплоагента поз.7 и воздуховодами поз.10.
Вытяжной зонт поз.8 ставится под загрузочной короной и опирается через регулировочные пружины на раму, предусматриваемую монтажным проектом, и служит для удаления отработанного теплоагента.
Работа сушилки происходит следующим образом: горячий воздух, подаваемый в распределитель, имеет заданную температуру, с которой он поступает в камеры сушилки. В каждую камеру после ее выгрузки вновь производится непрерывное поступление влажного СФП. Загрузка камеры определяется производительностью загрузочного пневмотранспорта и частотой вращения стола-основания с камерами. Все загрузочные камеры последовательно подвергаются воздействию горячего воздуха. При этом в каждой камере происходит кипение и фонтанирование слоя СФП и сушка. В последнюю камеру перед выгрузкой воздух поступает с пониженной температурой для охлаждения СФП. Затем цикл сушки пороха повторяется.
Сферический порох на сушку подается с влажностью 18…22 мас.%. Снижение влажности пороха менее 18 мас.% связано с дополнительными трудозатратами, а увеличение влажности СФП более 22 мас.% связано с трудностями транспортировки СФП в линии пневмотранспорта и увеличением длительности процесса сушки пороха.
Диаметр камер сушилки и объем выбраны из конструктивных особенностей сушилки.
Увеличение вышибной поверхности более 30 мас.% на камере сушилки приводит к ослаблению самой конструкции, а уменьшение вышибной поверхности менее 30 мас.% приводит к переходу скорости горения СФП в детонацию.
Теплоноситель подается в камеру сушилки под давлением 300…500 мм рт.ст. Уменьшение напора воздуха менее 300 мм рт.ст. не обеспечивает режима кипения и фонтанирования СФП на сетке, а увеличение напора воздуха более 500 мм рт.ст. приводит к уносу пороха из камеры сушилки.
Сушка пороха происходит в камерах непрерывно, проходя 5 зон температурных режимов. Шестая зона - зона выгрузки СФП, где теплоноситель в камеры не подается. В 1 и 2 зонах температура горячего воздуха составляет 93±5°С. Уменьшение температуры теплоносителя в 1 и 2 зонах менее 88°С приводит к увеличению длительности сушки пороха, а увеличение температуры более 98°С связано с опасностью ведения процесса сушки.
В 3 и 4 зонах температура горячего воздуха составляет 70±5°С Уменьшение температуры теплоносителя в 3 и 4 зонах менее 65°С приводит к увеличению длительности технологического процесса сушки, а увеличение температуры более 75°C связано с опасностью ведения технологического процесса.
В пятой зоне происходит охлаждение СФП. Снижение температуры теплоносителя менее 50°C приводит к увеличению длительности процесса сушки, а увеличение температуры более 60°C связано с опасностью выгрузки из 6 зоны в приемный бункер.
Общий цикл сушки СФП в зависимости от марки пороха составляет 1,0…2,5 часа. Уменьшение времени сушки менее 1,0 часа не обеспечивает заданную влажность СФП, а увеличение времени сушки более 2,5 часа приводит к пересушке пороха.
Производительность сушилки составляет 200…300 кг/час при влажности СФП 0,3…0,9 мас.%.
Снижение производительности сушилки менее 200 кг/час приводит к пересушке пороха, а увеличение производительности сушилки более 300 кг/час приводит к получению пороха с повышенной влажностью.
Технологические режимы и физико-химические характеристики СФП по разработанному авторами способу в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5) приведены в таблице.
Технологические режимы и физико-химические характеристики сферического пороха
Наименование показателя
Пример (Пр. №1)
Пр. №2
Пр. №3
Пр. №4
Пр. №5
Диаметр камеры сушилки, мм
600
600
600
600
600
Объем камеры сушилки, м
0,372
0,372
0,372
0,372
0,372
Площадь вышибной поверхности, %
30
30
30
30
30
Влажность подаваемого воздуха на сушку, мас.%
18
20
22
18
25
Загрузка камеры сушилки, кг
20
30
40
15
45
Напор теплоносителя, подаваемого в сушильную камеру, мм рт.ст.
300
400
500
250
600
Температура теплоносителя в 1 и 2 камерах, °C
88
92
98
86
98
Температура теплоносителя в 3 и 4 камерах, °C
65
70
75
63
78
Температура теплоносителя в 5 камере, °C
50
55
60
45
65
Производительность сушилки, кг/час
200
250
300
150
350
Влажность сухого пороха, мас.%
0,3
0,6
0,9
0,2
1,2
Время сушки, час
1,0
1,7
2,5
0,8
3,0
Химическая стойкость, мм рт.ст.
40
41
40
41
40
Из приведенных данных таблицы видно, что по разработанному авторами способу подаваемый на сушку СФП с влажностью 18…22 мас.% в непрерывном режиме в течение 1,0…2,5 часов высушивается до влажности 0,3…0,9 мас.%, обеспечивая при этом производительность 200…300 кг/час. Кроме того, технологический процесс сушки полностью автоматизирован и управление процессом сушки ведется дистанционно с пульта управления.
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.