Библиотека


Щукин Ю.Г., Кутузов Б.Н., Мацеевич Б.В., Промышленные взрывчатые вещества на основе утилизированных боеприпасов. Под.ред. Щукин Ю.Г. Учебное пособие для вузов. - М.: Недра, 1998. – 319с.


Отрицательные аспекты содержания списанных боеприпасов (опасность их длительного хранения, дополнительные затраты на хранение, возможность их хищения и использование криминальными группировками, ущерб от уничтожения списанных боеприпасов, нарушение экологического равновесия окружающей природной среды) свидетельствуют о том, что простое уничтожение списанных боеприпасов нецелесообразно, а в больших масштабах недоступно. Поэтому основным направлением снижения запасов устаревших боеприпасов является их утилизация, главным образом, Расснаряжение боевых частей, особенно снаряженных большими массами ВВ.

Как сложная техническая задача переработки взрывоопасных изделий длительного хранения, нередко с неизвестной историей эксплуатации, утилизация должна строиться на ряде основных принципов.

1. Комплектность переработки боеприпасов и их компонентов. Процесс утилизации должен предусматривать переработку всех элементов изделий, включая боевые части, метательные заряды и двигатели, средства инициирования, системы управления, тару и т.д.
2. Безопасность ведения процесса утилизации. Процесс утилизации в ряде случаев более опасен, чем процесс снаряжения. Как по ряду объективных причин (большое разнообразие конструкций, сосредоточенных в одном производстве, разнообразные условия хранения и эксплуатации конкретных изделий, трудности разборки и извлечения ВВ и т.д.), так и всилу субъективных причин, малым производственным опытом по утилизации, организационными вопросами поставки боеприпасов на утилизацию и т.п. Поэтому должен быть создан специальный комплекс методов (технологий и специализированного оборудования) в зависимости от типа ВВ, порохов и топлив, габаритно-весовых характеристик изделий и их конструкции, а также решены вопросы контролируемой поставки изделий на утилизацию, проектирования и эксплуатации производств, технологической дисциплины и подготовки кадров.
3. Процессы утилизации должны быть экологически чистыми. При прямом сжигании на открытом воздухе или взрывах в окружающую среду (ОС) попадает большое количество токсичных окислов, цианидов, солей тяжелых металлов, диоксинов. Происходит загрязнение воздуха, воды и почвы. Поэтому технологии утилизации должны исключать отравление ОС.
4. Применяемые процессы утилизации должны осуществляться с минимальными экономическими потерями, а при глубоких вторичных переделах получаемого сырья в местах утилизации должны быть экономически выгодны.

Донецкий казенный завод химических изделий является одним из немногих предприятий Украины, осуществляющим непосредственно расснаряжение артиллерийских снарядов и мин, противотанковых мин, авиабомб и боевых частей ракет. На ДКЗХИ созданы и введены в эксплуатацию следующие мощности по утилизации боеприпасов:

• выплавка тротиловых артиллерийских снарядов средних калибров методом контактной выплавки горячей водой;
• выплавка тротиловых артиллерийских снарядов средних калибров методом неконтактной выплавки паром;
• выплавка артиллерийских снарядов, снаряженных раздельно-шашечным методом;
• утилизация противотанковых тротиловых мин путем разрезания корпуса с последующим дроблением продукта;
• утилизация гексогенсодержащих осколочно-фугасных артиллерийских снарядов калибра 122-152 мм методом распиливания;
• Расснаряжение кумулятивных снарядов калибра 100-125 мм путем разборки с последующим подплавлением мастики и извлечением продукта А-IХ-1;
• поток утилизации противопехотных мин;
• поток разборки на составные элементы снарядов с готовыми поражающими элементами;
• поток утилизации головных частей реактивных снарядов калибров 160-240 мм, методом бесконтактной выплавки.

Разработка технологий расснаряжения боеприпасов имеет определенную специфику, которую следует обязательно учитывать при проведении работ. Прежде всего, это относится к тому факту, что в боеприпасах используются чувствительные к механическим и тепловым воздействиям вещества, представляющие собой значительную потенциальную опасность, и в первую очередь в плане взрывоопасности. Даже случайный взрыв одного снаряда в месте, где сосредоточены их значительные запасы, может привести к трагическим последствиям.

Вторая особенность связана с тем, что боеприпас как продукт, подлежащий утилизации, представляет собой, как правило, неразъемную конструкцию, изначально не рассчитанную на демонтаж. Естественно, что извлечение из него вторичных ресурсов связано с дополнительными трудностями.
Третья особенность состоит в том, что наряду с легко утилизируемой металлической составляющей исходный боеприпас содержит весьма значительную долю ВВ, порохов, твердых ракетных топлив, ОВ и т.д. Перечисленные особенности создают ряд дополнительных проблем в процессе разработки технологии расснаряжения боеприпасов.

Расснаряжение боеприпаса предполагает удаление из него взрывателя, вскрытие корпуса с целью обеспечения доступа к ВВ, извлечение ВВ, последующую утилизацию всех элементов корпуса и ВВ. Расснаряжение боеприпасов на ДКЗХИ производится по применявшейся в основном производстве методике освобождения корпусов боеприпасов, забракованных по каким-либо причинам, от ВВ горячей водой, паром, горячим воздухом контактным или неконтактным способами. Заряды боеприпасов, имеющих тонкие оболочки, в частности противотанковые мины, освобождаются от оболочек путем их разрезания на специальном оборудовании в защитных железобетонных кабинах с последующим раздавливанием самого заряда мины до технологически необходимых размеров кусков ВВ. Боеприпасы, снаряженные раздельно-шашечным методом, освобождаются от ВВ путем нагревания и выталкивания заряда из корпуса, при этом не имеет значения, каким ВВ они были снаряжены - тротилом, гексогеном или смесью.

Сложность решения вопросов технической, экологической и транспортной безопасности при промышленной утилизации военной техники усугубляется большим разнообразием и сложностью конструкций боеприпасов, высокой пожаро- и взрывоопасностью их элементов, отсутствием практического опыта, подготовленных производств, возможностью поступления из арсеналов и баз МО Украины на заводы отрасли боеприпасов, опасных в обращении - имеющих повреждения, дефекты, взведенные взрыватели и т.п. Все это создает высокую степень риска аварий, травмоопасности и нанесения экологического ущерба окружающей среде. В зависимости от вероятности аварии производственные процессы размещаются в зданиях различной категории опасности (АI, АII, Б, В).

Технологический процесс расснаряжения боеприпасов выполняется в основном в обратной последовательности процесса их снаряжения и сборки. В то же время опыт показывает, что значительно большее, чем при снаряжении, количество факторов риска при расснаряжении делает процесс утилизации более опасным, создает более высокую степень вероятности аварий и ущерба экологии. Поэтому разработка технологии и оборудования для утилизации боеприпасов сопровождалась разработкой комплекса дополнительных мер по охране труда, технике безопасности и промсанитарии в системе «Человек-машина-среда». Исключительно важным принципом и требованием в процессе разработки технологических процессов и оборудования для утилизации является создание экологически чистых, малоотходных производств и участков.

ВВ по своим токсическим свойствам относятся к I, II, III и IV классам опасности. Около 85 % извлекаемых ВВ принадлежит к чрезвычайно опасным (I класс) и высокоопасным (II класс) веществам. Исходя из этого основные решения, примененные в разработках, таковы:

• во всех созданных производствах категорически исключено применение пара или горячей воды для непосредственного воздействия на заряд;
• в разработанных процессах до 90-100 % высвобождаемых ВМ может использоваться в народно-хозяйственных целях, имеются рецептурные и технологические решения этой задачи;
• схемы технологических и сточных вод от установок вымывания и гидрорезки струей воды высокого и сверхвысокого давления, а также от промывки оборудования, загрязненные взвесями частиц ВВ, алюминия, красок, растворимыми нитросоединениями, закольцованы для многократного использования. Для цели водооборота, а также для очистки вод от ВВ при обеспечении ПДК в водоеме разработана автоматизированная установка модульного типа.

Модернизация цехапо производству спец. материалов

В настоящее время Донецкий казенный завод химических изделий по своему профилю и назначению является специализированным для работ со взрывчатыми веществами, материалами и взрывоопасными изделиями, а также для изготовления спецтехники для Министерства обороны. Учитывая указанную специфику, на предприятии сосредоточено уникальное оборудование, имеются возможности по организации серийного производства широкой номенклатуры специальных изделий, по целому ряду которых ДКЗХИ является единственным не только на Украине, но и в странах СНГ. В 2002 году основной продукцией ДКЗХИ являются промышленные взрывчатые вещества и перфораторы кумулятивные. Промышленные ВВ, которые изготавливаются на предприятии, пользуются постоянным спросом, основными потребителям являются предприятия угольной и горнорудной промышленности, а потребителями кумулятивных зарядов – предприятия Госкомитета по геологии и природным ресурсам и Госкомитета по нефти и газу. Отдельные виды промышленных ВВ поставляются на экспорт. Однако производственные мощности используются не в полном объеме. Это связано, в первую очередь, с насыщенностью рынка промышленными ВВ, уменьшением их потребления из-за закрытия шахт, сокращением оборонного комплекса страны, нецелесообразностью образования больших запасов ВВ, по причине существующих гарантийных сроков на них. Для ДКЗХИ в данный момент наиболее важной задачей является более широкое внедрение технологий производства различный боеприпасов с использованием утилизированных взрывчатых веществ. При этом возникает необходимость применения нового или усовершенствование существующего оборудования. Донецкий казенный завод химических изделий является одним из немногих предприятий Украины, осуществляющим непосредственно расснаряжение артиллерийских снарядов и мин, противотанковых мин, авиабомб и боевых частей ракет. На ДКЗХИ созданы и введены в эксплуатацию следующие мощности по утилизации боеприпасов:

- выплавка тротиловых артиллерийских снарядов средних калибров методом контактной выплавки горячей водой (мощность при односменной работе 50 – 75 тыс. шт. в год; одновременно выплавляется 12 изделий; время выплавки в зависимости от калибра составляет 25 – 40 минут, при температуре );
- выплавка тротиловых артиллерийских снарядов средних калибров методом неконтактной выплавки паром (мощность 125 – 250 тыс. шт. в год; одновременно выплавляется 12 изделий; время выплавки в зависимости от калибра составляет 35 – 60 минут);
- выплавка артиллерийских снарядов, снаряженных раздельно-шашечным методом (мощность 125 тыс. шт. в год; одновременно выплавляется 48 изделий на одной установке; время выплавки в зависимости от калибра составляет 25 – 30 минут);
- утилизация противотанковых тротиловых мин путем разрезания корпуса с последующим дроблением продукта;
- утилизация гексогенсодержащих осколочно-фугасных артиллерийских снарядов калибра 122-152 мм методом распиливания; - расснаряжение кумулятивных снарядов калибра 100-125 мм путем разборки с последующим подплавлением мастики и извлечением продукта А-IХ-1;
- поток утилизации противопехотных мин;
- поток разборки на составные элементы снарядов с готовыми поражающими элементами;
- поток утилизации головных частей реактивных снарядов калибров 160-240 мм, методом бесконтактной выплавки.

Как сложная техническая задача переработки взрывоопасных изделий длительного хранения, нередко с неизвестной историей эксплуатации, утилизация должна строится на ряде основных принципов:

1. Комплектность переработки боеприпасов и их компонентов. Процесс утилизации должен предусматривать переработку всех элементов изделий, включая боевые части, метательные заряды и двигатели, средства инициирования, системы управления, тару и т.д.
2. Безопасность ведения процесса утилизации. Процесс утилизации в ряде случаев более опасен, чем процесс снаряжения, как по ряду объективных причин (большое разнообразие конструкций, сосредоточенных в одном производстве, разнообразные условия хранения и эксплуатации конкретных изделий, трудности разборки и извлечения ВВ и т.д.), так и в силу субъективных причин, малым производственным опытом по утилизации, организационными вопросами поставки боеприпасов на утилизацию и т.п. Поэтому должен быть создан специальный комплекс методов (технологий и специализированного оборудования) в зависимости от типа ВВ, порохов и топлив, габаритно-весовых характеристик изделий и их конструкции, а также решены вопросы контролируемой поставки изделий на утилизацию, проектирования и эксплуатации производств, технологической дисциплины и подготовки кадров.
3. Процессы утилизации должны быть экологически чистыми. При прямом сжигании на открытом воздухе или взрывах в окружающую среду (ОС) попадает большое количество токсичных окислов, цианидов, солей тяжелых металлов, диоксинов. Происходит загрязнение воздуха, воды и почвы. Поэтому технологии утилизации должны исключать отравление ОС.
4. Применяемые процессы утилизации должны осуществляться с минимальными экономическими потерями, а при глубоких вторичных переделах получаемого сырья в местах утилизации должны быть экономически выгодны.

Сложность решения вопросов технической, экологической и транспортной безопасности при промышленной утилизации военной техники усугубляется большим разнообразием и сложностью конструкций боеприпасов, высокой пожаро- и взрывоопасностью их элементов, отсутствием практического опыта, подготовленных производств, возможностью поступления из арсеналов и баз МО Украины на заводы отрасли боеприпасов, опасных в обращении – имеющих повреждения, дефекты, взведенные взрыватели и т.п. Все это создает высокую степень риска аварий, травмоопасности и нанесения экологического ущерба окружающей среде. В зависимости от вероятности аварии производственные процессы размещаются в зданиях различной категории опасности (АI, АII, Б, В).

ВВ по своим токсическим свойствам относятся к I, II, III и IV классам опасности. Около 85 % извлекаемых ВВ принадлежит к чрезвычайно опасным (I класс) и высокоопасным (II класс) веществам. Исходя из этого основные решения, примененные в разработках, таковы:

- во всех созданных производствах категорически исключено применение пара или горячей воды для непосредственного воздействия на заряд;
- в разработанных процессах до 90-100 % высвобождаемых ВМ может использоваться в народно-хозяйственных целях, имеются рецептурные и технологические решения этой задачи;
- схемы технологических и сточных вод от установок вымывания и гидрорезки струей воды высокого и сверхвысокого давления, а также от промывки оборудования, загрязненные взвесями частиц ВВ, алюминия, красок, растворимыми нитросоединениями, закольцованы для многократного использования.

Технические и технологические особенности

Технологический процесс расснаряжения боеприпасов выполняется в основном в обратной последовательности процесса их снаряжения и сборки. В то же время опыт показывает, что значительно большее, чем при снаряжении, количество факторов риска при расснаряжении делает процесс утилизации более опасным, создает более высокую степень вероятности аварий и ущерба экологии. Поэтому разработка технологии и оборудования для утилизации боеприпасов сопровождалась разработкой комплекса дополнительных мер по охране труда, технике безопасности и промсанитарии в системе «Человек-машина-среда».

Исключительно важным принципом и требованием в процессе разработки технологических процессов и оборудования для утилизации является создание экологически чистых, малоотходных производств и участков. Разработка технологий расснаряжения боеприпасов имеет определенную специфику, которую следует обязательно учитывать при проведении работ. Прежде всего, это относится к тому факту, что в боеприпасах используются чувствительные к механическим и тепловым воздействиям вещества, представляющие собой значительную потенциальную опасность, и в первую очередь в плане взрывоопасности. Даже случайный взрыв одного снаряда в месте, где сосредоточены их значительные запасы, может привести к трагическим последствиям. В соответствии с приведенными нормами на ДКЗХИ можно выделить ряд следующих требования безопасности. Разделим их для удобства на несколько основных групп: строительные нормы, общие требования безопасности технологического процесса, меры безопасности при проведении монтажных и ремонтных работ, меры личной безопасности. К строительным нормам безопасности на предприятии можно отнести принцип размещения производственных мощностей на территории и внутри цехов основанный на определении безопасных расстояний. Территория, на которой непосредственно расположено то или иное производственное помещение обязательно обнесено многометровым земляным валом. Здания мастерских выполнены одно- или двухэтажными, без чердачного помещения. Одинарное остекление оконных проемов и перекрытия производственных помещений являются так называемыми легкосбрасываемыми конструкциями. Обязательно наличие вышибных двориков за оконными проемами. Внутри помещения обязательно наличие бронедверей, которые отделяют наиболее опасные участки технологического процесса. Размещение оборудования в ущерб принципу компактности для облегчения его обтекания воздухом. Степень огнестойкости несущих стен, перекрытий и др. элементов здания должна быть обеспечена в соответствии с СниП для данной категории производств. Обязательно наличие общецеховой дренчерной или сплинклерной системы пожаротушения.

К общим требованиям безопасности относится запрет на использование открытого пламени в пределах территории завода, если это не относится к работе ремонтно-механической службы, и на это нет соответствующего разрешения. Запрещается использовать инструменты из углеродистой стали при работе с технологическим оборудованием, наносить удары по его частям. Обязательной является работа вытяжной вентиляции при проведении технологического процесса. Для безопасного проведения ремонтных и монтажных работ основным необходимым условием является отсутствие остатков продукта на внутренней и наружной поверхности оборудования. Обязательно использование инструмента из искробезопасных материалов: сплавов цветных металлов, дерева. Запрет на нанесение ударов металлическим инструментом по частям оборудования. Особые меры безопасности предусмотрены при проведении огневых работ (см. раздел «Эксплуатация, надежность, монтаж, ремонт и смазка оборудования»).

К мерам личной безопасности можно отнести требования обязательного ношения верхней рабочей одежды и белья и хлопчатобумажных тканей. Такая мера предназначена для исключения возможности проявления статического электричества.

Экологические и техногенные особенности

ВВ по своим токсическим свойствам относятся к I, II, III и IV классам опасности. Около 85 % извлекаемых ВВ принадлежит к чрезвычайно опасным (I класс) и высокоопасным (II класс) веществам.

Исходя из этого основные решения, примененные в разработках, таковы: - во всех созданных производствах категорически исключено применение пара или горячей воды для непосредственного воздействия на заряд;
- в разработанных процессах до 90-100 % высвобождаемых ВВ может использоваться в народно-хозяйственных целях, имеются рецептурные и технологические решения этой задачи;
- схемы технологических и сточных вод от установок вымывания и гидрорезки струей воды высокого и сверхвысокого давления, а также от промывки оборудования, загрязненные взвесями частиц ВВ, алюминия, красок, растворимыми нитросоединениями, закольцованы для многократного использования.
Для цели водооборота, а также для очистки вод от ВВ при обеспечении ПДК в водоеме разработана автоматизированная установка модульного типа.

Пути и проблемы модернизации участка утилизации тротила

Технологическая последовательность операций по производству утилизированного чешуированного тротила.

Изделия (артиллерийские снаряды) со склада поступают на операцию разборки. Изделия на поддонах погрузчиком подаются в специально отведенные места мастерской, где и подвергаются визуальному на отсутствие сковной ржавчины и прочих других дефектов, не допускающих данное изделие подвергать утилизации.
После осмотра изделия идут на операцию разборки. Разборка производится спец. инструментами, предусмотренными по технике безопасности. Если изделие не удается разобрать вручную, то оно везется в спец. кабины высверловки или отвинчивания.
Далее они поступают на операцию выплавки. После разработки изделия в количестве от 2 до 12 штук (в зависимости от калибра и веса) везутся на операцию выплавки. Изделия вручную или тельфером в камеру, где они выплавляются. Тротил с изделий выплавляется в тележку с поддоном, где и застывает.
После выплавки тротил остывает и кристаллизуется. Утилизированный таким образом тротил упаковывают в мешки по 30 кг и складывается в кузов автомашины.
На автомашине тротил в мешках перевозиться в погребок мастерской, где он и складируется. Партии тротила должны иметь формуляр о соответствии его требованиям.
С погребка, на подвесном конвейере, тротил транспортируется непосредственно в мастерскую, где он раскупоривается и подается на операцию дробления. Дробление ведется на трехступенчатой валковой дробилке. Дробильное оборудование смонтировано в отдельном помещении (кабине), и управляется дистанционно. Присутствие людей в кабине при работающей дробилке запрещено.
После дробления мешки с тротилом подаются ленточным транспортером на площадку, где расположены конусные плавители Комиссарова.. Загрузка тротила в плавители осуществляется в ручную. Температура пара в рубашке обогрева плавителя 110С.
Расплав тротила из плавителей по трубе, самотеком, сливается через воронку с сеткой из цветного металла в смесители периодического действия. В смесителях расплав тротила подогревается при отключенной мешалке до температур (83 – 90) С. Допускается с целью предотвращения от «затвердевания» массопровода, тротил в смесителях подогревать не выше 97С. После заполнения смесителя, включают лопастную мешалку с целью получения равномерного состава расплава тротила.
Затем сжатым воздухом расплавленный тротил, через обогреваемый массопровод, передавливается в промежуточную емкость. Массопровод представляет собой теплообменник типа труба в трубе. В междустенное пространство массопоровода подается горячая вода. Смеситель, массопровод и промежуточная емкость обогреваются горячей водой, которая подается в рубашку обогрева смесителя, и промежуточной емкости. Температура горячей воды (84 – 98) С.
После заполнения промежуточной емкости, расплав тротила перекачивается в обогреваемое корыто барабанного кристаллизатора. Корыто обогревается паром, который подается в рубашку обогрева. Кристаллизовавшись на барабане, тротил ножами соскабливается. После процесса чешуирования тротила на барабанном кристаллизаторе, чешуированный тротил через течку, прикрепленную в нижней части кристаллизатора, ссыпается в мешок. При заполнении мешка, течка перекрывается заслонкой, разжимают мешок от течки, взвешивают мешок на напольных, циферблатных весах. В каждый мешок насыпается по 30кг тротила, после чего мешки закупориваются, маркируются и отправляются на склад.

В связи с возможным значительным увеличением объема боеприпасов, которые подлежат утилизации будут нарастать нагрузки на оборудование, задействованное в данном процессе. Основная цель модернизации заключается в обеспечении высокой степени надежности всего комплекса при обеспечении переработки больших объемов взрывчатых веществ. Наиболее ответственным оборудованием в рассматриваемой технологии является трехступенчатая валковая дробилка. Ввиду повышенной опасности процесса дробилка расположена в отдельной кабине и работа ее при наличии в кабине людей запрещена. Опасность заключается как в возможности взрыва тротила в процессе его дробления так и в повышеной токсичности пыли, выделяющейся при процессе дробления.

В настоящее время сложность в обеспечении безопасности заключается в определении степени опасности поступающих боеприпасов. В зависимости от условий хранения боеприпасы поступают с различным состоянием тары. Так боеприпасы поступают в разрушенной сгнившей таре, если это барабаны - то частично сгнившие брусья, у ящиков - гнилые донья и даже торцевые стороны, поэтому погрузочно-разгрузочные работы, транспортировка боеприпасов затруднена и небезопасна, возможно, выпадение изделий из тары.

Процесс расснаряжения и утилизации боеприпасов является опасным процессом из-за наличия дополнительных операций, при которых ВВ подвергается механическому и тепловому воздействию, а также из-за того, что этому воздействию подвергаются "состарившиеся" ВВ (хранившиеся в изделиях и имеющие в своем составе продукты разложения и, возможно, продукты их взаимодействия с корпусом изделия).
Необходимо отметить, что на утилизацию чаще всего поступают боеприпасы, находящиеся в служебном обращении - ржавые, имеющие повреждения и дефекты корпуса. Кроме того, по результатам входного контроля технического состояния боеприпасов отмечалась разгерметизация изделий. Следствием нарушения герметизации является "течь" РЗ на поверхности боеприпаса. Для большинства изделий наиболее опасной операцией является извлечение ВВ из корпуса боеприпаса. Для остальных определяющими являются операции разборки изделий в целом или его элементов. Особую опасность представляют операции вывинчивания комплектующих (головных и донных стаканов, капсюльных втулок, извлечение шашек-детонаторов), так как большинство из них при снаряжении было поставлено на грунтовку или закрепитель. Эти операции расснаряжения боеприпасов в технологической цепочке являются не только наиболее трудоемкими, но и взрывоопасными. Тяжесть последствий от возможных чрезвычайных ситуаций при разборке боеприпасов может быть очень значительной.
Имеются нерешенные вопросы по обеспечению безопасности расснаряжения боеприпасов. Поэтому так важны мероприятия по обмену опытом и выработка перспективных направлений для решения этой сложной задачи.

Библиотека