Проблемы утилизации списанных боеприпасов

В процессе старения боеприпасов в течение ГСХ происходят накопление продукта распада, взаимодействие ВВ и продуктов распада с лакокрасочным покрытием (ЛКП) и с конструкционным материалом. Глубина превращения может зависеть как от условий и времени хранения, так и от конструктивных особенностей боеприпасов. Извлечение наполнителя из изделий путем выплавки или диспергирования может привести к дополнительному изменению веществ за счет растворения в них ЛКП. При этом не исключена возможность попадания в извлекаемый продукт сенсибилизирующих нерастворимых частиц ЛКП и твердых примесей в виде стружки, окалины и т.п. Таким образом, извлеченный продукт может существенно отличаться по физико-химическим и взрывчатым свойствам от продукта, использованного при наполнении, что может вызвать неконтролируемый его распад на различных стадиях переработки: при разборке изделий, извлечении наполнителя, переработке в товарную форму, транспортировке, применении в качестве взрывчатого материала в народном хозяйстве.

Изложенное выше позволяет считать, что экономически приоритетными являются гидроструйный и магнитодинамический способы как наиболее взрывобезопасные и технологичные, которые в принципе могут быть автоматизированы в промышленном масштабе. Учитывая широкую номенклатуру боеприпасов, отсутствие и нецелесообразность разработки универсальных методов расснаряжения, следует признать, что при решении конкретных задач расснаряжения данного вида боеприпасов не исключена разработка и других альтернативных подходов к решению этой проблемы, включая все вышеупомянутые.

Отечественные и зарубежные разработки в сфере утилизации боеприпасов

До настоящего времени уничтожение технически непригодных боеприпасов проводилось Минобороны методами подрыва, сжигания или затопления. Это приводило к безвозвратным потерям ценных, дефицитных материалов и значительному загрязнению окружающей среды. Сейчас в качестве общего подхода к проблеме ликвидации запасов непригодных боеприпасов выбраны методы их утилизации и расснаряжения.

В связи с этим весьма актуальна задача создания на территории России экологически чистых производств по демонтажу, расснаряжению и переработке элементов боеприпасов.

Утилизация боеприпасов является работой повышенной опасности, требует наличия высококвалифицированных специалистов, оригинального технологического оборудования, производственных и складских помещений, отвечающих условиям взрывопожаробезопасности.

Всему комплексу требований, удовлетворяющих "Правилам устройств предприятий по изготовлению и переработке взрывчатых веществ, порохов, ракетных топлив и т.д." и "Правилам эксплуатации производств при изготовлении, применении и переработке взрывчатых веществ, порохов, ракетных топлив и т.д. отвечают только специализированные заводы Главного управления боеприпасов и спецхимии.

Исходя из этого все работы по утилизации боеприпасов в России должны выполняться только на специализированных заводах или в специально оборудованных пунктах на арсеналах при обязательном участии и контроле разработчиков боеприпасов и технологий снаряжения.

Передача и продажа боеприпасов для их утилизации неспециализированным организациям и предприятиям категорически запрещена [2].

При утилизации боеприпасов должны быть достигнуты следующие цели:

-- возвратить народному хозяйству содержащееся в боеприпасах значительное количество ценных материалов и продуктов (цветные и черные металлы, ВВ, пороха и т.д.);

-- повысить живучесть и взрывопожаробезопасность арсеналов, складов и баз;

-- сократить затраты на хранение и ремонт боеприпасов;

-- исключить экологически вредные способы уничтожения боеприпасов (выжиганием, подрывом, захоронением или затоплением);

-- обеспечить максимальную экономическую эффективность;

-- сохранить высококвалифицированные кадры и производственные мощности по снаряжению и сборке боеприпасов в условиях резкого сокращения объемов заказов Минобороны на производство новых боеприпасов с учетом перевода заводов в перспективе на двойные технологии.

Проблема расснаряжения и утилизации боеприпасов должна базироваться на следующих основных принципах:

-- безопасности на всех этапах работы;

-- комплексности производства, т.е. расснаряжении всех элементов боеприпасов;

-- экологической чистоте всего технологического процесса;

-- учете боеприпасов, их элементов и получаемых при расснаряжении взрывчатых материалов на всех этапах расснаряжения, как представляющих собой особую социальную опасность, и принятии мер по исключению их несанкционированных утерь;

-- экономической целесообразности при выборе тех или иных методов расснаряжения.

В целях организации работ по утилизации и расснаряжению боеприпасов вышло постановление правительства РФ за № 473 "Об утилизации обычных видов боеприпасов". В нем устанавливалось, что работы по комплексной утилизации должны осуществляться на специализированных предприятиях по комплексным программам с указанием основных объемов работ по утилизации боеприпасов соответствующих родов войск, подготовки производства и создания необходимых мощностей с учетом экологии и безопасности.

Для обеспечения единого порядка работы по утилизации боеприпасов, исключения несанкционированной реализации боеприпасов и их элементов Роскомоборонпром и Минобороны утвердили совместное решение от 18 февраля 1993 г. "О порядке передачи списанных боеприпасов для утилизации на специализированных предприятиях Комитета РФ по оборонным отраслям промышленности и Министерства обороны РФ", согласно которому:

-- передача боеприпасов предприятиям промышленности осуществляется без оплаты по договорам между гензаказчиками Минобороны РФ и Главным управлением боеприпасов и спецхимии Госкомоборонпрома;

-- номенклатура и объемы комплектных боеприпасов, подлежащих утилизации, определяются рабочими программами, утвержденными гензаказчиками Минобороны РФ и Главным управлением боеприпасов и спецхимии Госкомоборонпрома.

В целях сокращения транспортных перевозок создаются региональные центры на основе развитой инфраструктуры снаряжательных и пороховых производств, баз и арсеналов по утилизации всех видов номенклатур боеприпасов.

Практика показала, что максимальная экономическая эффективность программ утилизации боеприпасов может быть достигнута только при более глубокой переработке материалов и сырья полученных при утилизации, в народнохозяйственную продукцию и реализации этих материалов и продукции на коммерческой основе, в том числе и за рубежом.

Для обеспечения максимальной экономической эффективности работ по утилизации боеприпасов создается головная организация, которой поручено осуществлять:

-- производственную и коммерческо-посредническую деятельность по утилизации боеприпасов и реализации получаемых материалов и продуктов после утилизации;

-- перераспределение финансовых средств от доходных производств убыточным;

-- координацию работ, проводимых предприятиями в области утилизации с зарубежными фирмами;

-- экспортно-импортные операции с получаемой при утилизации продукцией, а также с разработанными технологиями и оборудованием по утилизации боеприпасов [2].

Создание комплексных производств утилизации боеприпасов связано с решением следующих основных научно-технических проблем:

-- извлечение ВВ из корпусов боеприпасов;

-- переработка извлеченного ВВ в промышленные взрывчатые вещества;

-- переработка порохов как в промышленные ВВ, так и в другие продукты и изделия;

-- создание специальных печей для экологически чистого сжигания взрывателей, капсюльных втулок, трассеров и др.;

-- переработка укупорки и других вспомогательных материалов в хозяйственную продукцию;

-- обеспечение экологических требований при утилизации.

Комплексная утилизация запасов устаревших и непригодных боеприпасов позволит получить:

Черных металлов, тыс. т.	640
Взрывчатых веществ, тыс. т.	110
Порохов и твердых топлив, тыс. т.	130
Древесины, тыс. м3	345

Очевидно, что решение всего комплекса задач, связанных с утилизацией боеприпасов, требует не только значительных финансовых затрат, но и времени для их реализации.

До решения ряда научных, технических, финансовых и организационных задач по утилизации с целью исключения или уменьшения экологического ущерба в действующих производствах в настоящее время утилизируются наиболее простые боеприпасы, снаряженные преимущественно тротилом: артиллерийские осколочно-фугасные снаряды, противотанковые мины и некоторые другие.

Такие элементы боеприпасов, как взрыватели и капсюльные втулки, существующие методы утилизации которых связаны с вредным экологическим воздействием, накапливаются до создания экологически чистого и надежного оборудования для их переработки.

Одна из основных задач утилизации -- извлечение ВВ из боеприпасов. Отсутствие универсального способа расснаряжения боеприпасов вынуждает специалистов для каждого конкретного типа боеприпасов с учетом экономической целесообразности и уровня экологической защиты разрабатывать свою технологию извлечения и переработки ВВ.

Эти технологии условно объединены в три группы.

1. Для боеприпасов, снаряженных тротилом и другими плавкими ВВ на основе тротила, в первую очередь артиллерийских снарядов, -- различные варианты неконтактной и контактной выплавки паром, парафином, тротилом или горячей водой, использование индукционного нагрева корпуса боеприпаса, вымывание струёй воды высокого давления.

2. Крупногабаритные боеприпасы, снаряженные смесевыми плавкими ВВ, расснаряжение различными способами вымывания: высококипящими инертными жидкостями, струёй воды высокого давления.

3. Для боеприпасов, снаряженных главным образом неплавкими ВВ типа А-1Х-1, А-1Х-2 прессованием в корпусе, -- различные способы механического разрушения разрывного заряда, в том числе струёй воды [2].

Не вызывает сложностей извлечение ВВ (разрывного заряда) из боеприпасов, снаряженных раздельно-шашечным способом на плавком закрепителе. При подогреве корпусов таких боеприпасов закрепитель плавится и разрывной заряд легко извлекается.

В 1992 г. в условиях значительного сокращения производства боеприпасов на ряде заводов Главного управления боеприпасов и спецхимии были организованы опытно-экспериментальные участки по утилизации боеприпасов и на них начаты практические работы. На этих участках в основном расснаряжались боеприпасы, снаряженные тротилом и раздельно-шашечным способом на плавком закрепителе.

Всего в 1992 г. было расснаряжено и переработано 1,5 млн. шт. артиллерийских снарядов, инженерных мин и неуправляемых авиационных ракет.

Однако указанные участки не имеют полного экологически чистого технологического цикла и необходимой механизации с точки зрения обеспечения безопасности работы и в дальнейшем подлежат дооборудованию средствами механизации и автоматизации.

В 1993 г. шесть предприятий отрасли вели практические работы по утилизации боеприпасов. За 9 мес ими было расснаряжено 2,272 млн. шт. боеприпасов [2].

Для утилизации боеприпасов, которые по техническому состоянию непригодны к транспортировке, создаются передвижные модульные установки непосредственно в местах хранения таких боеприпасов. В передвижных установках используются такие же технологии извлечения взрывчатого вещества из боеприпаса, как и на стационарных участках, а именно: выплавка тротилсодержащих ВВ; вымывание ВВ струями высокого давления; различные методы механического разрушения разрывного заряда.

Изменения в военно-политической обстановке, произошедшие в странах Европы за последние годы, привели к новым взглядам в военной политике на структуру вооруженных сил стран НАТО. Договор об обычных вооруженных силах в Европе (ОВСБ) и решения правительств стран Западной Европы об уменьшении численности своих вооруженных сил, сроки их реализации резко обострили проблему ликвидации излишков вооружения и боевой техники. Сложность этой проблемы заключается в отсутствии производственных мощностей по расснаряжению боеприпасов, ракет, демилитаризации и утилизации боевой техники и вооружения, а также по переработке взрывчатых веществ. Развертывание производств по утилизации и уничтожению боеприпасов требует больших, практически безвозвратных затрат. По оценкам германских специалистов, ликвидация одного килограмма боеприпасов обойдется от 5 до 15 немецких марок.

Во многих зарубежных странах началу широкомасштабной практической работы по утилизации обычных видов боеприпасов предшествовали значительная организационная работа и научные проработки по всем аспектам проблемы, в результате чего были выработаны концепции программ и разработаны основополагающие документы. Процесс утилизации в этих странах в достаточной степени, в отличие от России, подтвержден законодательной базой, обеспечивающей решение следующих основных требований:

-- единые подход и руководство в оценке состояния боеприпасов;

-- единые основные принципы в подходе к процессам утилизации промышленности;

-- степень демонтажа и расснаряжения определяются экономическими аспектами и требованиями защиты окружающей среды;

-- процесс ликвидации боеприпасов осуществляется по этапам: анализ состояния; оценка возможности использования компонентов; расснаряжение или уничтожение; утилизация или уничтожение компонентов;

-- методы утилизации должны быть безопасными, экономичными и экологически чистыми, предпочтение отдается методам, которые позволяют утилизировать, а не уничтожать материалы;

-- утилизация взрывчатых материалов (ВМ) и других компонентов имеет смысл только в случаях, когда для вторичного использования не требуется создания сложных производственных процессов или в целях извлечения дорогостоящих компонентов;

-- все органические материалы, утилизацию которых реализовать технически сложно или экономически нецелесообразно, подлежат контролируемому сжиганию;

-- защита окружающей среды является дорогостоящим элементом программы демилитаризации, в связи с чем доходы от реализации утилизируемых материалов не могут покрыть расходы на утилизацию или уничтожение;

-- утилизация боеприпасов является в целом убыточной, и для покрытия расходов на нее требуются значительные дотации из федерального бюджета.

В понятие утилизации военного имущества зарубежные специалисты включают широкий спектр технологических процессов: от переработки бытовых отходов гарнизонов до расснаряжения и уничтожения ракет, боеприпасов, подводных лодок, а также переработку компонентов техники, вооружения и боеприпасов для промышленного использования.

В странах Западной Европы основная нагрузка по проведению утилизации и реализации военного имущества возложена на частные и коммерческие структуры.

По заявлению специалистов США, в связи с сокращением и выводом войск с территорий других государств на территории США скопилось большое количество вооружения, специальных и обычных боеприпасов. Вооруженные силы США в Европе содержат на складах и в частях 471600 тыс. т боеприпасов.

Для Германии положение усугубилось передачей на вооружение бундесвера военного имущества бывшей ННА ГДР и выводом иностранных войск с ее территории.

Несколько лучше положение с ликвидацией излишков военного имущества и боеприпасов в армиях других стран Западной Европы. Из их состава подлежат утилизации боеприпасы, снятые с вооружения и подпадающие под статьи договора ОВСБ.

По заключению зарубежных специалистов, утилизация боеприпасов включает в себя несколько процессов, основными из которых являются:

-- определение категории пригодности к дальнейшему использованию, списание вооружения и передача на утилизацию, реализация через посредников или уничтожение;

-- разрезание и разделение на компоненты;

-- переработка компонентов боеприпасов для промышленного использования.

Серьезной проблемой для военных ведомств и промышленности зарубежных стран является задача утилизации и уничтожения боеприпасов и взрывчатых веществ. Особую остроту эта проблема принимает в странах Западной Европы, обладающих малой территорией и высокой плотностью населения. Сложность решения задачи утилизации боеприпасов усугубляется их высокой степенью опасности и отсутствием специализированных производств большой мощности.

При подробном изучении проблемы утилизации боеприпасов руководство военных ведомств и специалисты промышленности Германии разработали ряд требований для организации работ по их уничтожению:

-- развертывание высокопроизводительных производств расснаряжения и утилизации компонентов боеприпасов, а также их переработки для промышленного применения является одним из приоритетных направлений промышленности Германии;

-- все мероприятия по уничтожению боеприпасов и ВВ должны производиться на территории восточных земель Германии в местах дислокации складов и предприятий по их обслуживанию;

-- широкое привлечение к развертыванию процессов расснаряжения, утилизации и уничтожения боеприпасов и взрывных устройств специалистов бывшей ННА, имеющих опыт обращения с ними;

-- безусловная, полная и безвредная для окружающей среды нейтрализация или уничтожение всех компонентов после расснаряжения боеприпасов.

Изучение и анализ методов и способов утилизации всех видов боеприпасов, применяемых зарубежными странами, показали, что в условиях стран Западной Европы наиболее целесообразными являются:

-- расснаряжение с последующим уничтожением и переработкой компонентов боеприпасов;

-- уничтожение методом дробления и сжигания в специально оборудованных печах;

-- переработка для промышленного коммерческого применения.

Схема основных процессов, применяемых при утилизации боеприпасов, показана на рис. 1.

Рисунок 1 Схема основных процессов, применяемых при утилизации боеприпасов

В соответствии с обоснованными требованиями и выбранными направлениями утилизации зарубежными фирмами разработан ряд технологий утилизации боеприпасов.

Одна из технологий для уничтожения артиллерийских снарядов калибром до 45 мм предусматривает уничтожение боеприпасов без разборки -- взрыванием в герметичных емкостях с последующей очисткой отходящих газов от экологически опасных веществ. Оборудование для уничтожения взрывчатых веществ и средств взрывания совмещает в себе устройства для уничтожения боеприпасов и утилизации отходов в единый технологический комплекс, выполненный в виде мини-завода. Предполагается пять вариантов переработки и утилизации отходов.

По первому варианту производят восстановление ВВ. Продукция уничтожения боеприпасов переводится в состояние жидких взрывчатых отходов (ЖВО) и транспортируется на предприятия для утилизации. Пиротехническое снаряжение требует другой, а именно, химической переработки, отличной от бризантных ВВ.

По второму варианту ЖВО сжигаются до окиси азота, последняя поступает в химический реактор для получения азотной кислоты.

По третьему варианту продукты сжигания ЖВО подвергаются окислению с получением дополнительного тепла, азота и инертной золы.

По четвертому и пятому вариантам после сжигания ЖВО окись азота преобразуется в азотную кислоту, которая в последующем соединяется с аммиаком с образованием в результате их взаимодействия аммиачной селитры.

Техническая и экологическая безопасность при расснаряжении и утилизации боеприпасов.

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 РФ на заводы отрасли боеприпасов, опасных в обращении, -- имеющих повреждения, дефекты, взведенные взрыватели и т.п.

Все это создает высокую степень риска (вероятности) аварий, травмоопасности и нанесения экологического ущерба окружающей среде.

С точки зрения оценки опасности необходимым условием возникновения пожара или взрыва при наличии в оборудовании или на рабочих местах ВВ является появление источника зажигания. Таким источником могут быть: искры удара и трения; нагретые поверхности; открытое пламя; раскаленные продукты горения; искры неисправного электрооборудования или статического электричества; очаги самовозгорания.

Вероятность аварии и травмирования людей определяется по выражению

В = 1 - (1 - В1)(1 - В2)(1 - В3),

где В1, В2 и В3 -- вероятность соответственно появления опасных и вредных источников, отказа средств защиты, ошибки человека (1/год).

Опасности носят стохастический характер, т.е. могут проявиться или не проявиться. В качестве адекватной оценки принимается вероятность наступления нежелательного события, определяемая статистически:

В(Т) = 1 - е-хТ,

где х = 1/Тср -- интенсивность отказов или появления опасных факторов; Тср -- средний срок службы оборудования; Т -- время.

В зависимости от вероятности аварии производственные процессы размещаются в зданиях различной категории опасности (АI, АII, Б, В).

С 1992 г. по настоящее время в производствах расснаряжения и утилизации боеприпасов произошло 10 аварийных случаев. В 50 % случаев причиной явилось загорание порохов (накол крючком, поломка режущих ножей, умышленный поджог, нерегламентированное сжигание, сварочные работы). В остальных случаях причинами были наколы КВ и разрыв гильзы при выгрузке незакрепленных боеприпасов из вагона, нерегламентированное уничтожение трассеров, ВУ. Перечень этих причин говорит о существенном преобладании величин В3 и В1 и необходимости системного решения как технических, так и организационных задач при создании производств утилизации.

Технологический процесс расснаряжения боеприпасов выполняется на снаряжательных предприятиях отрасли 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 утилиза ци и боеприпасов сопровождалась разработкой комплекса дополнительных мер по охране труда, технике безопасности и промсанитарии в системе ЧМС -- "Человек - машина - среда". Для обеспечения этого комплекса предусмотрены следующие мероприятия.

1. Разработан и апробирован при создании производств утилизации комплект Руководящих материалов (РМ) по утилизации боеприпасов, которые являются дополнениями к Правилам устройств (РМУ), эксплуатации (РМЭ), защиты от статического электричества (РМЗСЭ), а также к Перечню опасных и особо опасных технологических операций и т.д. В настоящее время РМ представлены в новой (третьей) редакции, переработанной и дополненной с учетом накопленного двухлетнего практического опыта, рекомендаций комиссий по имевшимся авариям, работ в этой области НИИ, заводов отрасли, вузов, полигонов, арсеналов, баз и складов МО РФ.

Требования по организации, устройству и эксплуатации распространяются на все проектируемые новые, реконструируемые и действующие производства, здания и сооружения. В РМУ описаны условия размещения и уровни защиты производств, дана их классификация по степени опасности, приведен перечень помещений и операций, подлежащих оборудованию системами пожаротушения типа СПООР, ЛСАПТ-СБ, БАПС (и т.д.) в зависимости от наличия сгораемых материалов, открытых поверхностей ВВ, порохов, ЛВЖ, ГЭК; изложены также требования к хранению боеприпасов, отоплению и вентиляции, водопроводу и канализации, электрическим устройствам.

Требования по эксплуатации в РМЭ определяют основные меры безопасности при хранении, ПРТС работах, транспортировке утилизируемых боеприпасов, комплектующих, а также при их разборке, извлечении и переработке РЗ ВВ, передаче в народное хозяйство металлолома и взрывчатых материалов.

В РМЗСЭ установлены требования по защите от статического электричества, методы и средства предотвращения опасных проявлений электрических зарядов.

Составлен Перечень особо опасных и опасных технологических операций по расснаряжению и утилизации боеприпасов.

Комплект РМ согласован и утвержден Государственной противопожарной службой, ЦС профсоюза, Госкомоборонпромом РФ.

2. Технологии и оборудование для утилизации боеприпасов создавались с учетом мероприятий, представленных на рис. 2. Все принципиальные способы, отраженные на этой схеме, имеют необходимую отстройку в режимах от критических параметров, существующих в технологических процессах.

3. При разработке рабочих проектов для реализации производств обеспечивалось требование, согласно которому человек во время своей деятельности должен находиться в комфортной рабочей среде, представляющей собой совокупность физических, химических, биологических, социальных и эстетических факторов [2].

Исключительно важным принципом и требованием в процессе разработки технологических процессов и оборудования для утилизации является создание экологически чистых, малоотходных производств и участков. В процессе промышленной утилизации боеприпасов в воздух, воду, почву могут поступать вредные вещества, в первую очередь взрывчатые, и оказывать отрицательное воздействие на человека и окружающую среду.

Рисунок 2 Мероприятия направленные на обеспечение технической безопасности на спецпроизводствах

Вещества по своим токсическим свойствам относятся по ГОСТ 12.1.007-76 к I, II, III и IV классам опасности. Около 85 % извлекаемых ВВ принадлежит к чрезвычайно опасным (I класс) и высокоопасным (II класс) веществам.

Токсичность (ПДК) пыли, паров ряда ВВ в воздухе рабочей зоны составляет от 0,1 до 0,5 мг/м3, в населенном пункте -- от 0,007 до 0,3 мг/м3. ПДК ряда ВВ в сточной воде при сбросе в водоем не должна превышать 0,1--0,5 мг/л. При сжигании ВВ на площадке уничтожения или возможной аварии на производстве образуются ядовитые газы (оксиды азота, оксид углерода, сажа, диоксины и т.п.) в среднем в количестве от 500 до 950 л/кг. При уничтожении средств взрывания и инициирования (ВУ, КД, КВ) в атмосферу выделяются наиболее вредные для человека пары ртути и свинца (ПДК их в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/м3, в населенном пункте -- соответственно 0,0003 и 0,0007 мг/м3).

Для оценки состояния загрязнения воздушной среды на территории промышленной площадки утилизации боеприпасов разработана методика определения качественных и количественных показателей выбросов вредных веществ в атмосферу от основного технологического оборудования и рабочих мест.

Для расчета выбросов пыли, паров, аэрозолей, в основном ВВ, растворителей, красок использованы теоретический (балансовый), расчетно-аналитический (экспериментальный) и отчетно-статистический методы.

На основании результатов расчетов в идеологию разработанных техпроцессов и оборудования были заложены принципы и технические решения, исключающие или резко сокращающие выбросы вредных веществ в атмосферу, воду и почву. Основные решения, примененные в разработках, таковы:

1. Во всех созданных производствах было категорически исключено применение пара или горячей воды для непосредственного воздействия на заряд. Прогрев заряда допускается в пароводяном варианте только через корпус изделия или через обогреваемый оплавник.

2. В разработанных процессах до 90--100 % высвобождаемых взрывчатых материалов может использоваться в народнохозяйственных целях; имеются рецептурные и технологические решения этой задачи. Исключение составляют кассетные изделия, мелкий выстрел, экзотические взрывчатые материалы (количество последних варьирует в пределах от сотен килограмм до нескольких тонн).

3. Схемы технологических и сточных вод от установок вымывания и гидрорезки струёй 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.

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.

Наряду с доминирующим использованием порохов как энергоносителей, имеется возможность их утилизации и в качестве ценного сырья. Порох представляет собой сложную систему, включающую ряд очень ценных компонентов, и в первую очередь нитроцеллюлозу -- сырье для производства лаков, красок, клеевых композиций, пластмассовых труб.

Особую важность и актуальность в настоящее время приобретает проблема утилизации твердых ракетных топлив. Работы по созданию промышленных технологий переработки этих материалов ведутся во многих странах, в том числе и России. Предложено большое количество методов их переработки, однако нет еще завершенных разработок на уровне заводских технологий.

Основная задача в этой области на сегодняшний день -- это систематизация имеющихся технических предложений и знаний, оценка научно-технического потенциала решения проблемы, создание промышленных технологий.

Перспективы развития технологий в этой области связаны с решением трех основных задач: извлечения топлива из изделия, дезинтеграции его до уровня составляющих компонентов и использования последних. Каждая из этих задач требует получения ответов по самому широкому кругу вопросов, и прежде всего касающихся взрыво- и пожаробезопасности, экологической безопасности и экономической целесообразности. Для реализации каждой задачи необходимо использование соответствующего оборудования, которое может представлять собой как стационарные, так и передвижные установки.

Отдельный блок проблем связан с определением состава конечных продуктов, в которые будет переработано данное топливо. Ценным компонентом большинства ракетных топлив является мелкодисперсный алюминий; разработка методов его использования в промышленности представляет собой важную научную задачу. Другой важный составной компонент ѕ полимерносвязующая основа, из которой можно получать новые композиционные материалы: абразивные, бронезащитные и функциональные композиции с заданным комплексом технологических и эксплуатационных характеристик. Еще один компонент твердых ракетных топлив -- окислитель, чаще всего перхлорат аммония, может быть использован в различных энергетических устройствах.

Важной проблемой при утилизации боеприпасов является возможность использования металла корпусов, гильз, мин, высвобождающегося при переработке. Представляется перспективным производство ряда товаров широкого потребления (например, декоративных и охранных решеток) из гильз, имеющих цилиндроконическую форму. Возможна утилизация гильз и корпусов путем переплавки и жидкофазного восстановления. Еще один способ утилизации связан с переработкой корпусов боеприпасов методом пластического деформирования в товары народного потребления и в детали продукции машиностроения.

Таким образом, области возможного применения утилизированных ВВ и боеприпасов весьма разнообразны. Несомненно, основное значение имеет использование их как энергоносителей для взрывных работ, в различных устройствах, пиротехнике, химических производствах. Они могут служить источником сырья для промышленного производства товаров народного потребления, ценных материалов, композиционных составов. Обоснование экономической эффективности и целесообразности утилизации всего спектра боеприпасов, а также возможных областей применения КВМ становится важной государственной и народнохозяйственной задачей.



Список литературы

1. Мержанов А.Г., Усвицкий И.М. Созидающий огонь. Ї М.: Советская Россия, 1989. Ї 80 с.

2. Щукин Ю.Г., Кутузов Б.Н., Татищев Ю.А. Промышленные взрывчатые вещества на основе утилизированных боеприпасов. Ї М.: Недра, 1998. Ї 319 с.: ил.

3. Мацеевич Б.В. Номенклатура и характеристики промышленных взрывчатых материалов. Ї М.: Наука, 1986. Ї 45 с.

4. Северов А.Н. Опыт производства взрывных работ. Ї М.: Наука, 1995. Ї 120 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru