ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ УТИЛИЗИРУЕМЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
LINE FOR PROCESSING OF EXPLOSIVES SOLID WASTES IN THEIR RECLAMATION

Область техники
Изобретение относится к области измельчения и дробления в валковых мельницах для утилизации порохов и твердых ракетных топлив (ТРТ) ракетной техники на баллиститной основе, для их последующей переработки в пороховые взрывчатые смеси (ПВС) либо с целью получения топлива для котельных.
Уровень техники
В настоящее время разработано и проверено на практике достаточное множество способов утилизации либо уничтожения порохов и ТРТ с применением различных устройств для такой переработки.
Известен способ ликвидации скрепленных зарядов ТРТ с отделяемыми днищами (патент RU 2165591, опубл. 20.04.2001 г.). Сущность данного способа заключается в том, что ликвидацию заряда ТРТ, скрепленного с корпусом с отделяемым днищем, производят путем его резки струей воды под давлением. Сначала отделяют днище, затем устанавливают корпус с зарядом ТРТ на специальное устройство и осуществляют его вращение. В процессе вращения измельчают заряд ТРТ струей воды путем перемещения измельчительной головки у открытого торца заряда. В ходе измельчения заряда ТРТ измельчительную головку поворачивают таким образом, чтобы режущий ее торец был параллелен внутренней поверхности корпуса, и перемещают вдоль этой поверхности, убирая остатки ТРТ. Полученную мокрую крошку заряда ТРТ используют в качестве компонентов для изготовления пороховых взрывчатых смесей (ЛВС) или уничтожают сжиганием в экологически чистой печи.
Данный способ осуществляется известным из того же патента устройством, содержащим источник высокого давления воды, приводные устройства вращения корпуса с зарядом ТРТ и подачи воды от источника высокого давления к корпусу изделия, блок очистки отработанных технологических вод, систему управления. Основными элементами устройства являются привод вращения изделия и подвижная в осевом направлении, с возможностью изменения положения режущего торца измельчительная головка, имеющая внутри канал для подвода воды под давлением к срезу заряда ТРТ.
Недостатками этого устройства являются:
- необходимость специального оборудования, обеспечивающего подачу воды под высоким давлением;
- сложность технологии ликвидации зарядов ТРТ, заключающаяся в выполнении достаточно большого количества операций (вращение изделий, перемещения и повороты измельчительной головки и пр.);
- большая энергоемкость процесса.
Известен также способ ликвидации зарядов ТРТ (патент RU 2143660, опубл. 27.12.1999 г.). Сущность данного способа заключается в том, что заряд ТРТ, скрепленный с корпусом с неотделяемым днищем, устанавливают на устройство вращения и, в процессе вращения, отделяют предсопловую часть корпуса. Затем с помощью установки гидрорезки заряд ТРТ разрезают на части в виде колес и после этого измельчают в крошку долю заряда под вырезанным кольцом корпуса. Полученную крошку заряда вместе с выработанной после гидрорезки водой либо используют в качестве компонентов для изготовления ПВС, либо сжигают в печи.
В этом же патенте описана установка для ликвидации зарядов ТРТ. Одними из основных элементов установки являются механизмы вращения и гидрорезки зарядов ТРТ. Также в установке имеются системы подачи воды под давлением, очистки отработанной воды и управления.
Недостатками устройства являются:
- необходимость применения сложного и дорогостоящего оборудования для подачи воды под высоким давлением;
- низкая экономичность и долговечность элементов механизмов гидрорезки по сравнению с механическими режущими инструментами;
- неспособность с помощью метода гидрорезки получить основную массу фракций ТРТ с заданными геометрическими параметрами, необходимыми для производства ПВС;
- высокая энергоемкость процесса уничтожения зарядов ТРТ методом гидрорезки.
Сущность изобретения
Предлагаемое изобретение позволяет решить задачу безопасной и эффективной утилизации шашек ТРТ, при этом при утилизации шашек ТРТ не образуется отходов.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для измельчения в крошку шашек твердого ракетного топлива (ТРТ), согласно изобретению, выполнено в виде станка, содержащего раму, выполненную из металлических листов, с образованием ванны для воды, в верхней части рамы расположен многопильный блок, причем многопильный блок образован, по меньшей мере, одним набором пил, размещенных частично или полностью в ванне для воды, параллельно друг другу с зазорами между собой; над многопильным блоком расположена трубка с форсунками подачи воды в зону резки многопильного блока, а в передней части рамы - механизм осевой подачи с приводом для резки, по меньшей мере, одной шашки ТРТ, выполненный в виде ленточного транспортера, состоящего из бесконечной ленты, вращающейся вокруг двух валков, один из которых приводной, при этом на ленте, перпендикулярно направлению ее движения, через равные промежутки, закреплены перевернутые П-образные профилированные элементы, с отогнутыми с каждой стороны внутрь профиля горизонтальными полками, с образованием между ними центрального канала для перемещения по нему, по меньшей мере, двух перевернутых Т-образных подпружиненных зажимов для фиксации между ними, по меньшей мере, одной шашки, причем каждая из горизонтальных полок зажима выполнена зубчатой, и с возможностью перемещения относительно соответствующей горизонтальной полки перевернутого П-образного элемента, также выполненных зубчатыми, для возможности жесткой фиксации зажимов по ширине ленты в зависимости от диаметра шашки; при этом устройство содержит узел, контролирующий скорость подачи шашки механизмом осевой подачи, и состоящий из первого датчика, регулирующего скорость движения механизма осевой подачи, второго датчика, регулирующего скорость вращения многопильного блока, находящейся в прямой зависимости от скорости подачи шашки механизмом осевой подачи, при этом сам многопильный блок снабжен устройством коррекции зазора между пилами в зависимости от диаметра шашки, размеров ее центрального канала, а также от скорости подачи шашки и скорости вращения самого многопильного блока, выполненным в виде вала из телескопических муфт, расположенных между соседними пилами в наборе, с возможностью изменения расстояния между пилами в зависимости от входного сигнала второго датчика, поступающего последовательно или параллельно на датчики перемещения, расположенные на каждой муфте, причем шашка ТРТ в ходе резки зафиксирована от поперечных перемещений при помощи входной фильеры, находящейся перед многопильным блоком, и выходной фильеры, находящейся сзади многопильного блока; позади выходной фильеры расположена гребенка, представляющая собой набор вертикально размещенных металлических пластин, предназначенных для свободного пропуска пластин шашки ТРТ и предотвращения их наклона в процессе выемки из станка, в свою очередь, перед гребенкой в центральном канале шашки ТРТ расположена пробка, обеспечивающая опору нависающей части расположенных сверху распиленных пластин шашки ТРТ и исключающая их консольное зависание, приводящее к растрескиванию еще не распиленной части шашки ТРТ; к нижней части ванны для воды присоединен трубопровод, через который, посредством насосного агрегата отбора воды, вода со стружкой, образующейся при резке шашки ТРТ, поступает в центрифугу для разделения стружки от воды, с возможностью дальнейшего автоматического поступления отделенных твердой и жидкой фракций, соответственно, в емкость для сбора стружки, установленную у выгрузного окна центрифуги и, посредством дополнительного трубопровода и насосного агрегата отбора воды, в систему циркуляции воды, для ее тонкой очистки, состоящей из упомянутых выше трубки с форсунками, ванны для воды, насосного агрегата отбора воды из ванны для станка, а также, по меньшей мере, двух баков - предварительной и окончательной очистки, с размещенным внутри каждого из них сетчатым фильтром очистки воды, причем баки соединены последовательно, бак предварительной очистки содержит два входных отверстия и одно выходное, а бак окончательной очистки - два выходных и одно входное отверстие, при этом, помимо основного трубопровода, соединяющего первый вход бака предварительной очистки, и через его выходное отверстие - с входным отверстием бака окончательной очистки и далее, посредством первого выпускного отверстия с насосным агрегатом, для последующей подачи очищенной воды в трубку с форсунками, баки соединены дополнительным возвратным трубопроводом, соединяющим второе выходное отверстие бака окончательной очистки со вторым входным отверстием бака предварительной очистки, кроме того, в баке предварительной очистки до и после сетчатого фильтра установлены, соответственно, первый и второй датчики-анализаторы проходящей воды, а в баке окончательной очистки - третий датчик-анализатор, установленный после прохождения воды сетчатого фильтра, выполненный с возможностью подачи управляющего сигнала на клапаны, выполненные на каждом из выходных отверстий бака окончательной очистки, в зависимости от степени очистки воды, а также подачей сигнала на первый датчик, который, в случае циркуляции воды по дополнительному трубопроводу и подачей сигнала от третьего датчика, выполнен с возможностью подачи управляющего сигнала на соответствующие клапаны, установленные на входных отверстиях бака предварительной очистки; кроме того, станок включает в себя пару вращающихся навстречу друг другу валков, снабженных набором заточенных штифтов, расположенных на внешней цилиндрической поверхности валков для измельчения пластин шашки ТРТ, над которыми установлен вентилятор для нагнетания горячего воздуха в зазор между валками для возможности сушки измельчающихся пластин и не прилипания измельченных частиц к поверхности валков, при этом скорость подачи воздушного потока выбирается из условия минимальной влажности измельченного материала на выходе из блока измельчения.
Целесообразно, чтобы пилы в многопильном блоке были выполнены циркулярными или в виде продольных или поперечных ленточных пил.
Количество пил в многопильном блоке, предпочтительно от 5 до 20 штук.
Зазор между пилами может составлять от 3÷25 мм.
Согласно изобретению, предпочтительно, чтобы пробка была изготовлена из полиэтилена, полипропилена.
Входная и выходная фильеры представляют собой металлические пластины толщиной 10÷30 мм с отверстием по форме торцевой проекции шашки ТРТ или скобы из листового металла, изогнутые по форме верхней части торцевой проекции шашки, закрепленные на раме станка с возможностью быстрой замены.
Корзина для выемки стружки выполнена из листового металла и имеет две сетчатые стенки для пропуска воды.
Высота вертикально размещенных пластин гребенки должна быть не меньше 50 мм, а толщина не больше толщины разреза.
Расстояния между пилами в наборе также формируют, исходя из размеров центрального канала шашки ТРТ.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в упрощении конструкции оборудования, а также в ее универсальности, при снижении количества технологических операций, необходимых для измельчения шашек ТРТ при одновременной возможности измельчения шашек ТРТ диаметром до 300 мм в крошку и стружку.
Краткое описание чертежей
Изобретения иллюстрируются чертежами, где:
- на фиг.1 схематично показаны этапы измельчения шашек ТРТ;
- на фиг.2 - устройство станка для резки шашек ТРТ на пластины;
- на фиг.3 - замкнутый процесс использования рабочей жидкости в системе фильтрации станка для резки шашек ТРТ на пластины.
Осуществление изобретения
1 - шашка ТРТ;
2 - распиленная шашка ТРТ;
3 - пластины шашки ТРТ;
4 - крошка ТРТ;
5 - рама станка для резки шашек ТРТ;
6 - ванна для воды;
7 - многопильный блок;
8 - пробка для центрального канала шашки ТРТ;
9 - центральный канал шашки ТРТ;
10 - механизм осевой подачи шашки ТРТ;
11 - привод механизма осевой подачи шашки ТРТ;
12 - привод вращения многопильного блока;
13 - вал привода вращения многопильного блока;
14 - труба с форсунками подачи воды в зону резки станка для резки шашек ТРТ;
15 - входная фильера для фиксации шашек ТРТ при резании;
16 - выходная фильера для фиксации шашек ТРТ при резании;
17 - гребенка;
18 - корзина для выемки стружки;
19 - патрубок слива воды из ванны станка для резки шашек ТРТ;
20 - насосный агрегат отбора воды из ванны станка для резки шашек ТРТ;
21 - кран последовательного переключения фильтров очистки воды;
22 - баки фильтров очистки воды;
23 - сетчатый фильтр очистки воды.
Суть способа измельчения шашек ТРТ (фиг.1) заключается в изменении их качественного состояния. Из целой шашки ТРТ 1 сначала получают распиленную шашку 2, состоящую из пластин 3, а затем - крошку ТРТ 4.
Устройство для резки выполнено в вид станка для резки шашек ТРТ (фиг.2), включающего раму 5 в виде сварной конструкции, на которой размещены механизмы, способствующие реализации предлагаемого способа измельчения шашек ТРТ 1. Металлические листы рамы 5 образуют ванну 6 для воды. В верхней части рамы 5 располагается многопильный блок 7, размещенный на валу 13 привода 12. Многопильный блок 7 образован минимум одним набором циркулярных или иных (например, продольных, поперечных и пр.) пил, в количестве от 5 до 20 штук, размещенных частично или полностью в ванне 6 для воды параллельно друг другу с зазорами между пилами от 3 до 25 мм.
Указанные числовые диапазоны количества пил, а также величин зазоров между ними являются оптимальными для выполнения операций разрезания шашки за один проход через многопильный блок 7, поскольку обеспечивается возможность прохождения шашки большого диаметра (до 300 мм и более) и возможностью получения пластин 3 оптимальных размеров по толщине. Этими же причинами объясняется скорость продольной подачи шашек в зону резки, составляющая 60÷600 мм/мин, а также линейная скорость зубьев пил 20÷600 м/мин. Кроме того, данные диапазоны были выбраны исходя из условия не разрушения пластин или их растрескивания при распиловке шашек.
Устройство содержит узел (на чертежах не показан), контролирующий скорость подачи шашки механизмом осевой подачи и состоящий из первого датчика, регулирующего скорость движения механизма осевой подачи, второго датчика, регулирующего скорость вращения многопильного блока, находящейся в прямой зависимости от скорости подачи шашки механизмом осевой подачи. Многопильный блок снабжен устройством коррекции зазора между пилами в зависимости от диаметра шашки, размеров ее центрального канала, а также от скорости подачи шашки и скорости вращения самого многопильного блока, выполненным в виде вала из телескопических муфт, расположенных между соседними пилами в наборе, с возможностью изменения расстояния между пилами в зависимости от входного сигнала второго датчика, поступающего последовательно или параллельно на датчики перемещения, расположенные на каждой муфте.
Над многопильным блоком находится трубка 14 с форсунками подачи воды в зону резки станка. В передней части рамы 5 расположен механизм 10 осевой подачи шашки ТРТ 1 для резки, работу которого обеспечивает привод 11.
Механизм осевой подачи (данный узел на чертежах не показан) выполнен в виде ленточного транспортера, состоящего из бесконечной ленты, вращающейся вокруг двух валков, один из которых приводной. На ленте перпендикулярно направлению ее движения, через равные промежутки закреплены перевернутые П-образные профилированные элементы, с отогнутыми с каждой стороны внутрь профиля горизонтальными полками, с образованием между ними центрального канала для перемещения по нему, по меньшей мере, двух перевернутых Т-образных подпружиненных зажимов для фиксации между ними, по меньшей мере, одной шашки. Каждая из горизонтальных полок зажима выполнена зубчатой и с возможностью перемещения относительно соответствующей горизонтальной полки перевернутого П-образного элемента, также выполненных зубчатыми, для возможности жесткой фиксации зажимов по ширине ленты в зависимости от диаметра шашки.
Шашка ТРТ 1 в ходе резки фиксируется от поперечных перемещений при помощи входной фильеры 15, находящейся спереди многопильного блока 7 и выходной фильеры 16, находящейся сзади многопильного блока 7. За многопильным блоком 7, за выходной фильерой 16 находится гребенка 11, предназначенная для свободного пропуска пластин ТРТ 3 и предотвращения их наклона в процессе выемки из станка, так как при случайном повороте пластины 3 могут быть захвачены зубьями пил и затянуты в межпильные зазоры, что может привести к перегрузке станка и его аварийной остановке. Перед гребенкой 11 в центральном канале 9 шашки ТРТ 1 располагается пробка 8, обеспечивающая опору нависающей части расположенных сверху распиленных пластин ТРТ 3 и исключающая их консольное зависание, приводящее к растрескиванию еще не распиленной части шашки ТРТ 1. Пробка 8 выполнена по форме центрального канала 9 шашки ТРТ 1 и изготовлена из пластического или иного материала (например, из полиэтилена, полипропилена и пр.). К нижней части ванны 6 для воды присоединен трубопровод, через который, посредством насосного агрегата отбора воды, вода со стружкой, образующейся при резке шашки ТРТ, поступает в центрифугу для разделения стружки от воды (на чертежах не показана), с возможностью дальнейшего автоматического поступления отделенных твердой и жидкой фракций, соответственно, в емкость для сбора стружки, в виде корзины 18, установленную у выгрузного окна центрифуги, и, посредством дополнительного трубопровода и насосного агрегата отбора воды, в систему циркуляции воды, для ее тонкой очистки. Корзина 18 выполнена из листового металла. Для слива воды из ванны 6 в систему ее циркуляции служит патрубок 19. После разрезания шашки на пластины последние подают для их измельчения в зазор между двумя валками, снабженными набором заточенных штифтов (конструкция валков на чертежах не показана), расположенных на внешней цилиндрической поверхности валков. Над валками установлен вентилятор (на чертежах не показан) для нагнетания горячего воздуха в зазор между валками для возможности сушки измельчающихся пластин и не прилипания измельченных частиц к поверхности валков, при этом скорость подачи воздушного потока выбирается из условия минимальной влажности измельченного материала на выходе из блока измельчения.
Затем собирают крошку ТРТ и используют ее для производства пороховых взрывчатых смесей либо для уничтожения.
Фиг.3 характеризует замкнутый процесс использования рабочей жидкости в станке для резки шашек ТРТ. Система циркуляции воды станка для резки шашек ТРТ состоит из трубы 14 с форсунками, ванны 6 для воды, насосного агрегата 20 отбора воды из ванны 6 для станка, а также, по меньшей мере, двух баков 22 - предварительной и окончательной очистки, с размещенным внутри каждого из них сетчатым фильтром 23 очистки воды, и крана 21 последовательного переключения фильтров очистки воды.
Баки 22 соединены последовательно, бак предварительной очистки содержит два входных отверстия и одно выходное, а бак окончательной очистки - два выходных и одно входное отверстие (на чертежах не показаны). Помимо основного трубопровода, соединяющего первый вход бака предварительной очистки, и через его выходное отверстие с входным отверстием бака окончательной очистки и далее, посредством первого выпускного отверстия с насосным агрегатом, для последующей подачи очищенной воды в трубку с форсунками, баки соединены дополнительным возвратным трубопроводом, соединяющим второе выходное отверстие бака окончательной очистки со вторым входным отверстием бака предварительной очистки.
В баке предварительной очистки до и после сетчатого фильтра 23 установлены, соответственно, первый и второй датчики-анализаторы (на чертежах не показаны) проходящей воды, а в баке окончательной очистки - третий датчик-анализатор (на чертежах не показан), установленный после прохождения воды сетчатого фильтра, выполненный с возможностью подачи управляющего сигнала на клапаны (на чертежах не показаны), выполненные на каждом из выходных отверстий бака окончательной очистки, в зависимости от степени очистки воды, а также подачей сигнала на первый датчик, который, в случае циркуляции воды по дополнительному трубопроводу и подачей сигнала от третьего датчика, выполнен с возможностью подачи управляющего сигнала на соответствующие клапаны, установленные на входных отверстиях бака предварительной очистки.
Технологический комплекс реализует предлагаемый способ измельчения шашек ТРТ следующим образом.
Шашку ТРТ 1, предназначенную для измельчения, размещают на станке для резки и поджимают толкателем (на чертежах не показан) механизма осевой подачи 10. Включают приводы 11 и 12, при этом начинается осевая подача шашки ТРТ 1 в зону резки и вращение пил многопильного блока 7. В зоне резки шашка ТРТ 1 разрезается на пластины 3. Входная 15 и выходная 16 фильеры и гребенка 11 предотвращают поперечное перемещение шашки ТРТ 1 и разрезанных ее пластин ТРТ 3. Вода, поступающая из трубки 14 с форсунками, попадает на пластины 3 и через них в ванну 6 для воды. Далее, посредством насосного агрегата отбора воды, вода со стружкой поступает в центрифугу для разделения стружки от воды. Твердая фракция поступает в емкость для сбора стружки, в виде корзины 18, установленной у выгрузного окна центрифуги, а жидкая, посредством дополнительного трубопровода и насосного агрегата 20 отбора воды - в систему циркуляции воды, для ее тонкой очистки. Оттуда вода через сетчатый фильтр 23 очистки воды поступает в ванну станка и при помощи насосного агрегата поступает снова в трубку 14 с форсунками. Разрезанные пластины ТРТ 3 далее подаются на дробление. Использование системы из двух фильтров в фильтровальной установке позволяет проводить их очистку без остановки станка резки шашек порохов последовательным переключением фильтров краном.
Испытания предложенного способа измельчения шашек ТРТ и технологического комплекса для его осуществления проводились при утилизации одноканальных шашек, изготовленных из баллиститного ТРТ марки РСИ-12К. Форма сечения шашки - сегмент, вес одной шашки около 10 кг. Используя станок для резки шашек ТРТ, были получены пластины ТРТ толщиной 7-10 мм по длине шашки. Затем при помощи дробления была получена фракция 10×15×20 мм. Производительность станка при этом составила порядка 200 кг/час.