Проблемы утилизации боеприпасов

Страница 11

5. Перспективы применения утилизированных ВВ.

Большая часть извлекаемых из боеприпасов ВВ при ути­лизации может и должна быть использована в промыш­ленности для взрывных и других работ на карьерах, прочих объектах на земной поверхности, а также для создания наукоемких технологий получения новых материалов и спла­вов.

Взрывная технология получения тугоплавких материалов позволяет регулировать экстремальные условия по темпе­ратурам и давлениям. Мощные ВВ и пороха, извлекаемые при расснаряжении боеприпасов, позволяют достичь дав­лений (до 2—3 ГПа) и температур (несколько тысяч градусов), которых нельзя добиться другими методами.

Новым типом углеродного материала, получаемого по та­кой технологии, является ультрадисперсный алмаз (УДА), который находит широкое применение в медицине, электро­нике, оптике, причем область его использования постоянно расширяется.

В промышленности на основе утилизируемых ВВ и порохов могут быть получены рецептуры водосодержащих соста­вов, безопасных в обращении, а также безопасной эколо­гически чистой технологии их производства. Почти все извлекаемые из боеприпасов ВВ, кроме тротила, обладают повышенной чувствительностью и токсичностью, неблаго­приятным в экологическом плане составом продуктов взры­ва, поэтому не могут быть непосредственно использованы в промышленности, для взрывания в подземных условиях. Однако составы на основе включающих гексоген бризантных ВВ оборонного назначения и некоторого количества струк­турированной специальными добавками воды с раство­римыми в ней окислителями (нитратами, перхлоратами) позволяют решить эту проблему.

Могут быть созданы составы с высоким уровнем техно­логичности, стабильности, безопасности, экономичные и эф­фективные. Их применение в промышленности может быть самым разнообразным, начиная от использования в шлан­говых зарядах для геофизических работ и заканчивая за­рядами повышенной пористости для добычи штучного камня, заоткоски уступов.

Важным перспективным направлением в этом плане яв­ляется также создание технологий, связанных с управляемым воздействием взрыва на материалы при работах в горной, металлургической и нефтедобывающей отраслях промыш­ленности, строительстве, машиностроении. Эти методы могут быть применены при взрывной разделке железобетонных конструкций, дроблении и рыхлении горных пород, при спе­циальной обработке плит и неметаллических материалов, очистке поверхностей, емкостей и отверстий ото льда, ме­талла, при нанесении покрытий на внутренние поверхности сложного профиля, компактировании труднопрессуемых по­рошков различных материалов [1].

Еще одной важной и масштабной проблемой является ис­пользование порохов в народном хозяйстве. Обычно пороха после длительного хранения уничтожаются сжиганием, так как они теряют свои эксплуатационные свойства. Однако ввиду того, что по химическому составу пороха практически не отличаются от ВВ, они могут заменить ШЗ при взрывных работах на карьерах, перфорации скажи и, дроблении пород. Использование порохов, подлежащих утилизации, потребует детального изучения их детонационной способности, так как основным режимом их функционирования является горение, как правило не переходящее в детонацию. Переход в детонационный режим возможен при их мощном инициировании и достаточно большом диаметре заряда. С другой стороны, малая детонационная способность порохов, а следовательно, и высокая безопасность открывают широкие возможности их использования в качестве промышленных ВВ.

Разработка взрывчатых составов на основе порохов и технологий их изготовления является и в дальнейшем важ­нейшей научно-технической проблемой, требующей прове­дения детальных исследований в области определения детонационных характеристик порохов, их химической стой­кости, безопасности, совместимости с другими ВВ, чувстви­тельности к различным внешним воздействиям. Термодина­мические расчеты параметров детонации порохов пока­зывают, что при функционировании в этом режиме они превосходят по скорости детонации, давлению и температуре тротил, хотя и уступают гексогену. Еще более значительного увеличения параметров детонации порохов можно добиться путем добавления к ним веществ с положительным кисло­родным балансом для улучшения сбалансированности получа­емой смеси по соотношению "горючее — окислитель". Так, добавление аммиачной селитры — наиболее дешевого и распространенного ВВ — позволяет достичь параметров де­тонации, близких к таковым гексогена при той же начальной плотности смеси.

Вместе с тем высокая чувствительность к тепловым и ме­ханическим воздействиям ограничивает применение как по­рохов, так и их смесей с другими ВВ. Этот недостаток может быть устранен введением в состав смеси небольшого ко­личества воды (до 10-12 %). В результате параметры де­тонации снижаются незначительно (скорость детонации уменьшается на 300—400 м/с), а безопасность использования таких веществ значительно возрастает. Обладающая пассивирующим действием вода способна значительно снизить чувствительность к механическим и тепловым воздействиям и обеспечить отсутствие пыления и электризации. Кроме того, подбор вводимых в систему флегматизаторов и окислителей позволяет обеспечить гомогенность состава, улучшить эконо­мические показатели и состав продуктов взрыва. Таким об­разом, могут быть получены составы с высоким уровнем технологичности, физической и химической стабильности, взрывобезопасности, эффективные и экономичные. Такие составы могут применяться методом свободной заливки в шпур или скважину, при этом увеличиваются плотность состава, коэффициент использования выбуренного объема.

Еще более существенного повышения мощностных ха­рактеристик ВВ на основе утилизированных порохов можно достичь введением в их состав мелкодисперсных частиц металлов — алюминия, магния. Термодинамические расчеты покапывают, что только ультрадисперсные частицы (5 мкм) способны прогреваться и окисляться в зоне детонационной волны. В то же время работоспособность металлизированных ВВ на основе порохов существенно повышается, и связано это с окислением частиц металла на стадии расширения продуктов взрыва. Энергия, выделяющаяся при горении металла, способствует увеличению фугасного действия такого смесевого состава.

Важной областью применения утилизируемых порохов яв­ляется их использование как удлиненных кумулятивных зарядов для разрушения различных конструкций, разделки судов, самолетов, отслуживших свой срок, а также целого ряда металлоконструкций — реакторов, котлов, нефте-хранилищ и т.п. Кроме того, эластичные ВВ, получаемые из утилизируемых боеприпасов, пригодны для резки различных сложнопрофильных металлоконструкций.

В настоящее время существует принципиальная возмож­ность применения утилизируемых порохов как энергоно­сителей для различных устройств. Например, гидрорежущие устройства могут служить для перфорации отверстий в различных сооружениях, разделки корпусов боеприпасов, обрубки фундаментных свай и т.п., а использование в них пороха позволит существенно уменьшить массу и габариты этих устройств, обеспечив, кроме того, их автономное функционирование. Баллистические устройства на основе порохов также могут получить широкое применение в народном хозяйстве — в строительстве, при тушении пожа­ров, на транспорте и в сельском хозяйстве, при аварийно-спасательных работах.

Перспективным будет использование порохов в пиро­технике. Составы на основе нитратов целлюлозы отличаются красочностью цветов и оттенков, малой дымностью и по­этому могут применяться в составах цветных огней. Пороха могут представлять собой термическую основу в дымовых составах различного назначения, а также в составах для получения конкретных газов. В сельском хозяйстве такие ды­мовые составы предназначаются для борьбы с вредителями и защиты от заморозков.

Еще один важный перспективный аспект утилизации по­рохов — их использование в композиционных топливных составах на основе древесных опилок, торфа, угольной пыли и т.п. Добавление в такие составы штатных окислителей позволяет им устойчиво гореть при нормальных условиях, а следовательно, дает возможность применять их в быту в ка­честве топлива в различных тепловых установках. Следует отметить, что существенной проблемой, ограничивающей ис­пользование смесевых составов как топлива, остается их экологическая чистота и стоимость. Однако, как показывают исследования, оптимизация структурных компонентов таких смесевых составов позволит снизить выделение вредных веществ в атмосферу до уровня обычных топлив, служащих для этой цели в настоящее время.