СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ НЕКОНДИЦИОННОГО ДЫМООБРАЗУЮЩЕГО СОСТАВА, СОДЕРЖАЩЕГО АНТРАЦЕН, ХЛОРИД АММОНИЯ И ХЛОРАТ КАЛИЯ
METHOD OF RECYCLING OFF-GRADE SMOKE COMPOSITION CONTAINING ANTHRACENE, AMMONIUM CHLORIDE AND POTASSIUM CHLORATE

Изобретение относится к способам утилизации высвобождаемого военного имущества, а именно к разработке способа утилизации некондиционного (с истекшим сроком хранения) дымообразующего состава, входящего в снаряжение дымовых шашек и гранат, содержащих антрацен.
В настоящее время на складах и базах Министерства Обороны Российской Федерации скопилось значительное количество дымовых гранат и шашек с истекшими сроками хранения. В связи с этим возникла необходимость разработки технических решений по их утилизации. Направления разработки технологии утилизации ручных дымовых гранат и дымовых шашек с получением продуктов промышленного назначения включают в себя, главным образом, разработку способов утилизации пиротехнических дымообразующих составов, содержащих смесь компонентов: антрацен, хлористый аммоний и хлорат калия.
Проведенные нами литературные исследования не обнаружили ссылок на разработку способов утилизации некондиционных дымообразующих составов.
Химическое изменение в составах, содержащих хлорат калия и хлорид аммония, чаще всего обусловлены увлажнением и разложением под действием повышенных температур, кислорода воздуха и т.д. Так как регенерация состава потребует удаления продуктов трансформации, то технология утилизации заключается в выделении и очистке каждого компонента.
Нами разработан способ утилизации компонентов дымовых пиротехнических составов, заключающийся в том, что дымообразующий состав обрабатывают водой до полного растворения водорастворимых компонентов (хлорат калия и хлорид аммония), затем из реакционной массы отделяют антрацен, его окисляют хромовой кислотой до 9,10-антрахинона, являющегося ценным полупродуктом для получения кубовых красителей.
9,10-Антрахинон и его производные производятся и потребляются химической промышленностью во всех развитых странах мира. Соединения антрахинона представлены в различных группах технической классификации красителей: дисперсных, катионных, протравных, кубовых и т.д. [1-3].
Дисперсные красители являются единственной группой красителей, пригодных для крашения полиэфирных, ди- и триацетатных волокон. Поскольку прирост производства текстильных материалов в мире преимущественно обеспечивается за счет синтетических волокон, в первую очередь полиэфирного, значение дисперсных красителей исключительно велико [4].
Сущность предлагаемого способа утилизации заключается в разделении дымообразующего состава на две составных части путем растворения в воде: водорастворимую - хлорат калия и хлорид аммония и нерастворимую в воде - антрацен, отделении антрацена фильтрованием и обработкой его раствором хромового ангидрида в уксусной кислоте до 9,10-антрахинона.
На первом этапе пиротехнический состав обрабатывается водой в соотношении 1:3 (вес.) при температуре 100°С в течение 30-40 мин. После чего водный раствор хлорида аммония и хлората калия отделяется от антраценовой фракции. Фильтрат помещают в морозильную камеру (минус 10-12°С) на 8 ч. Выпавшие кристаллы хлората калия отделяются фильтрованием, перекристаллизовываются из воды и сушатся. После упаривания фильтрата остается хлорид аммония, который перекристаллизовывают из воды. Выделенные из смеси хлората калия и хлорид аммония могут быть использованы в химической промышленности в качестве товарных продуктов и реагентов.
Нами был осуществлен синтез 9,10-антрахинона путем окисления антрацена раствором хромового ангидрида в уксусной кислоте [5, 6], (схема 1):
К раствору антрацена в ледяной уксусной кислоте приливали раствор хромового ангидрида в уксусной кислоте при температуре, обеспечивающей слабое кипение реакционной массы. Реакция являлась сильно экзотермичной. Реакционную массу охлаждают, фильтруют. Выпавшие кристаллы 9,10-антрахинона отделяют фильтрованием, перекристаллизовывают из пиридина и сушат. Получают 17,3 г 9,10-антрахинона. Выход продукта составил 83% (от теоретического). Строение подтверждено данными аналитических исследований.
Предложенный способ утилизации некондиционного дымообразующего состава, содержащего антрацен, обладает следующими достоинствами:
- использование доступных и недорогих реагентов;
- относительно мягкие условия проведения процесса (температура 100°С, время 10 ч);
- относительно высокий выход 9,10-антрахинона - 83% (от теоретического);
- получение нескольких веществ из одного утилизируемого состава (хлорат калия, хлорид аммония и 9,10-антрахинон);
- практическое применение конечных продуктов утилизации в химической промышленности в качестве реагентов и получения кубовых красителей.
Пример.
-
-2
-2
В реактор загружают 100,0 г пиротехнического состава и обрабатывают 300,0 г дистиллированной воды при температуре 100°С в течение 30-40 мин. После чего водный раствор хлорида аммония и хлората калия отделяется от антраценовой фракции. Фильтрат помещают в морозильную камеру (минус 10-12°С) на 8 ч. Выпавшие кристаллы хлората калия отделяются фильтрованием, перекристаллизовываются из воды и сушатся. После упаривания фильтрата остается хлорид аммония, который перекристаллизовывают из воды. Водный раствор пепекристаллизованного хлората калия был проанализирован на ионном хроматографе. Анализ показал практически полное отсутствие ионов Cl (<3,0·10 %, в пересчете на сухой продукт). Содержание хлорат-аниона по данным анализа составило 66,0%. Хлористый аммоний, полученный после перекристаллизации и сушки, не содержал в своем составе хлорат-аниона в количестве, превышающем 3,0·10%. Выделенные из смеси хлорат калия и хлорид аммония могут быть использованы в химической промышленности в качестве товарных продуктов и химических реагентов.
пл
Далее в реактор загружают 18,0 г (0,1 моль) антрацена и при перемешивании порциями загружают 50,0 мл ледяной уксусной кислоты. Затем к раствору антрацена в ледяной уксусной кислоте приливают раствор хромового ангидрида 10,0 г (0,1 моль) в уксусной кислоте (30,0 г) при температуре, обеспечивающей слабое кипение реакционной массы. Реакционную массу перемешивают в течение 1 часа, охлаждают и фильтруют. Полученный сырец перекристаллизовывают из пиридина и сушат. Получают 17,3 г светло-желтого кристаллического вещества с t=287-289°С (лит. 287°С). Выход продукта составил 83,0% (от теоретического).
Строение вещества подтверждено методами элементного анализа, ИК-спектроскопии.
Данные элементного анализа:
Найдено, %: C - 80,77; H - 3,85; O - 15,38.
14
8
2
Вычислено, %: C - 80,77; H - 3,85; O - 15,38, CHO.
макс
C=O
C=Capoм
-1
ИК-спектр, ν; см: 1680 (ν), 1590, 1570 (V).
Список использованной литературы
1. Каталог активных лазерных сред на основе растворов органических красителей и родственных соединений. Под. ред. Б.И.Степанова. - Минск: Институт физики АН БССР, 1977. - 279 с.
2. Manecke G., Kretzmar H. Makromol. Chem. 1973. - Bd. 169. S. 15-M.
3. M.B.Горелик. Химия антрахинонов и их производных. - М.: Химия, 1983. С.295.
4. З. 2222356, 1975 г., (Франция); С.А. 1975. - V.82. 141613.
5. М.И.Красносельская, В.И.Гудзенко // ЖПХ. - 1977. Т.50. № 6. С.1374-1377.
6. М.И.Красносельская, В.И.Гудзенко // ЖорХ. - 1972. Т.8. № 11. С.2379-2382.