книги / Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 2 Технология

выходе из шнек-пресса пороховая трубка (шашки) режутся ав­ томатически на нужную длину.

Межоперационный транспорт полностью механизирован (ковшевые конвейеры, шнековые транспортеры) и может быть автоматизирован.

А. С. Бакаев1: «Вся линия потока обрабатываемого полуфаб­ риката приобретает чрезвычайную компактность, совершенно необычную для порохового производства. Разумеется, при этом возникает вопрос о рациональности подобного уплотнения с точ­ ки зрения техники безопасности. По этому поводу можно отме­ тить следующее. Нитроглицериновое производство необходимо отделить от операции «варки» на расстояние, предусматривае­ мое установленными нормами. Нитроглицерин передавать само­ теком с установкой прерывателя детонации. Дозер НГЦ выде­ лить в специальное обвалованное помещение на минимально воз­ можном расстоянии от здания «варки». Все остальные операции процесса «варки» не представляют собой сколь-нибудь серьезной опасности и могут компоноваться в одном здании.

Транспортировка пульпы пороховой массы массонасосом по­

интенсивная вспышка ее не возникает, а всегда загорание пред­ ставляет собой достаточно медленное разложение массы с выде­ лением бурых окислов азота.

Однако, так как после протирки в барабане массы, содержа­ щей только 7... 10% воды, полуфабрикат обладает большой сво­ бодной поверхностью, целесообразно протирочный барабан не свя­ зывать сплошным потоком полуфабриката с аппаратом ШС-1. Это и может быть достигнуто применением ковшевого подъем­ ника и разделением шнек-пресса ШС-1 и второго протирочного барабана стеной.

Такой же способ расположения и транспортировки полуфаб­ риката, очевидно, приемлем для вальцев и шнек-пресса, выдаю­ щего пороховые трубки. Во всех этих случаях полуфабрикат мо­ жет порциями ковшом подъемника засыпаться в промежуточный бункер, автоматически открывающийся и закрывающийся за­

1Приведенное описание технологического процесса переработки взято из докторской диссертации А. С. Бакаева [40].

211

Дополнительные устройства дождевания могут обеспечить все необходимые профилактические меры техники безопасности.

Таким образом, переработка пороховой массы может быть сосредоточена в одном здании, в котором пожароопасные и взрывоопасные аппараты разделены капитальными стенами.

Сообразно с таким планированием операций всего производ­ ства автоматический централизованный контроль и управление им могут быть сосредоточены на трех пультах: для производст­ ва НГЦ, для «варки» пороховой массы и для переработки этой массы в порох. Возможна организация сверх того диспетчерского централизованного более общего контроля всего производства в целом.

Что касается пофазного анализа полуфабриката, то мини­ мально он должен состоять из непрерывного или достаточно часто проводимого анализа химической стойкости и щелочности нитроглицерина, достаточно точно и быстро определяемой кон­ центрации коллоксилино-водной взвеси в ажитаторах, определе­ ния теплоты взрывчатого разложения пороховой массы, запол­ няющей смеситель, непрерывного или достаточно часто проводи­ мого определения влажности пластинчатой массы, выдаваемой вальцами и, размеров трубки, отрезанной автоматически реза­ тельным станком.

Эти анализы, достаточно отражая правильность работы всех аппаратов, должны бесспорно проводиться экспресс-метода­ ми, чтобы не было надобности отягощать производство крупны­ ми буферными приемниками полуфабриката, в которых послед­ ний задерживается до выхода из лаборатории результатов его анализа.

Это замечание, конечно, не касается теплоты взрывчатого разложения пороховой массы и в меньшей степени касается спо­ собов анализа сырья и готовой продукции.»

Из недостатков описанной им непрерывной технологиче­ ской схемы А. С. Бакаев отмечает следующие:

—в случае аварии прерывается работа всего потока. Этот недостаток присущ всем непрерывным производствам; с этим недостатком легко бороться путем регулярного квалифициро­ ванного планово-предупредительного ремонта;

—сырье, используемое в производстве должно быть более высококачественным, чем при периодическом способе произ­ водства. Наглядным примером может служить нитроцеллюло-

212

за, существующие технические условия на которую не отража­ ют всех ее свойств, определяющих технологические характери­ стики пороховой массы и параметры ее вальцевания и прессо­ вания. Это приводит к необходимости изменения технологиче­ ских режимов при переработке одних и тех же составов.

С другой стороны, повышение качества сырья имеет поло­ жительный эффект в плане повышения однообразия готовой продукции.

Следует отметить, что «рациональная схема производства», разработанная группой сотрудников ОТБ-98 (затем ОТБ-512) под руководством А. С. Бакаева, явилась громадным шагом вперед и позволила существенно опередить зарубежные техно­ логии. Она не только заложила фундамент новой технологии, но и обозначила направления дальнейшего развития. В про­ цессе ее отработки были выявлены недостатки, устранение ко­ торых обеспечило реализацию в промышленности нескольких вариантов непрерывной технологии, работающих на заводах

втечение последующих нескольких десятилетий.

4.2.1.3Краткая характеристика развития непрерывных технологических процессов переработки пороховых масс баллиститного типа

Основные недостатки, потребовавшие необходимость мо­ дернизации технологической схемы, были следующие:

—конструкция отжимного устройства в виде сцежи с от­ жимными валами оказалась неудачной и была заменена шнек-прессом ШД (шнек Данилова). Водоотжимная фаза включала два аппарата — ШД — ШС-1;

—конструкция измельчающих устройств на вальцах также оказалась неудачной, приводила к частым поломкам и загора­ ниям и была заменена на щелевые кольца со срезными ножа­ ми и резательными станками;

—операция вальцевания до требуемой влажности, в том числе на двух последовательно установленных вальцах, была опасна и приводила к частым загораниям;

—сушилки типа «Бурберг», введенные в процесс для окончательной досушки полуфабриката после вальцев, были пожаровзрывоопасны, что приводило к серьезным авариям на

заводах;

— шнековые пресса не обеспечивали необходимой безо­ пасности процесса формования, что приводило к авариям с большими разрушительными последствиями.

213

Устранение данных недостатков, осуществленное в процес­ се дальнейшей длительной модернизации, позволило, по сути дела, создать принципиально новую технологию, фундаментом которой являлось глубокое исследование технологических про­

Ниже приводится краткая характеристика различных тех­ нологических схем производственных процессов переработки на различных заводах отрасли.

1. Технологическая схема ШД — ШС-1 — НВ (непрерыв­ ные вальцы) — Ш-3 — Ш-4 (1 вариант) или ШД — ШС-1 — НВ— Б («Бурберг») — Ш-3 — Ш-4 (2 вариант) (рис. 103).

Технологическая схема в оптимальном варианте, получив­ шем распространение на ряде заводов, имеет следующие кон­ структивные особенности:

— водоотжим осуществляется на прессах ШД (предвари­ тельное водоудаление до 40% содержания воды в массе)

иШС-1 (отжим до 7...10%);

—вальцевание до влажности ~ 2...3%;

—сушка на аппарате типа «Бурберг» до влажности 0,3...1%;

—гомогенизация на шнек-прессе Ш-3;

—формование артиллерийских порохов и ракетных заря­ дов на шнек-прессе Ш-4.

2.Схема ПО-125 — НВ — НВ («Тройстер») — ШС-34 или ПО-125 — НВ («Большевик») — СШТС — ШС-34 (рис. 104).

Данная технологическая схема имеет следующие конструк­ тивные особенности:

— операции предварительного отделения воды (фильтрова­ ния) и отжима совмещены и выполняются в одном отжимном шнек-прессе ПО-125, имеющем более высокую производи­ тельность (до 600 кг/ч), чем ШД и ШС-1;

— вальцевание на двух последовательно размещенных ап­ паратах типа «Тройстер» до окончательной влажности оказа­ лось весьма пожароопасным и было в серийном варианте за­ менено на вальцевание на одних вальцах до промежуточной влажности (1,5...2,5%) с подсушкой до окончательной влажно­ сти (0,3... 1%) на аппарате барабанного типа (с поперечной продувкой воздуха) или шнековой сушилке типа СШТС;

— шнек-пресс типа Ш-4 был модернизирован с увеличе­ нием производительности с 300 кг/ч до 450 кг/ч за счет изме­ нения конструкции винта.

214

3. Схема ПО-125М - НВ (2) - СШТС - ПКТ - ПСВ-2 (ПСВ-2М) (рис. 105).

Конструктивные особенности схемы:

—отжимной шнек-пресс модернизирован с повышением производительности до 700...800 кг/ч за счет увеличения пло­ щади фильтровальной решетки и изменения конструкции от­ жимной части пресса;

—блок переработки оснащается двумя параллельно рабо­ тающими вальцами «Большевик» 500/500—1500 с общей про­ изводительностью около 600 кг/ч;

—производительность шнек-транспортной сушилки уве­ личена до 600 кг/ч за счет увеличения диаметра шнеков и их длины;

—с целью обеспечения безопасности и исключения пере­ хода горения в детонацию в технологическую схему введен таблетирующий аппарат типа ПКТ, обеспечивающий снижение по­ казателя взрывоопасности dP/dt с 120... 180 до 80 (кгс/см2)/ мс.

С этой же целью изменена конструкция формующего пресса ПСВ, который в варианте ПСВ-2М обеспечивает раз­ рыв детонационной волны по интенсивности и экстенсивно­ сти.

Ниже приводятся основные этапы модернизации техноло­ гии переработки в период 40—80-х гг.

4.2.1.4Модернизация технологических процессов

иоборудования фазы переработки пороховой массы

Последовательность операций технологического процесса переработки пороховой массы, положенная разработчиками ОТБ-512 в основу промышленного производства, в течение полувека оставалась неизменной, что свидетельствует о доста­ точно глубоком исследовании свойств пороха и удачном выбо­ ре методов подготовки полуфабриката к формованию зарядов.

Однако в процессе эксплуатации в конструктивном плане были выявлены существенные недостатки, устранение которых привело последовательно к созданию новых аппаратов и в це­ лом более совершенной технологии.

Прежде всего это коснулось наиболее пожаровзрывоопас­ ных аппаратов — шнековых прессов и вальцев. Последние яв­ лялись наиболее пожароопасными в силу конструктивных не­ совершенств узлов измельчения «чулка», снимаемого в виде лент на концах валков, а также вследствие неорганизованно­ сти течения массы в зазоре между валками. Первым этапом

217

модернизации узла резки порохового полотна после вальцев явилась разработка формующих колец с круглыми отверстия­ ми и ножей, устанавливаемых вплотную к формующим коль­ цам с внешней стороны и срезающих выходящие пороховые шнуры в виде гранул. Ножи не нуждались в приводе, устанав­ ливались неподвижно на станине валков и обеспечивали сре­ зание шнуров за счет вращения валка.

При введении в технологический процесс сушилки при ис­ ключении вторых вальцев размер гранул не обеспечивал мало­ го времени сушки. Потребовалось дополнительное измельче­ ние. в связи с чем были разработаны резательные станки, ус­ танавливаемые с каждой стороны валка (рис. 106) и обеспечивающие измельчение гранул за счет дисковых но­ жей, размещенных на двух осях, вращающихся навстречу друг другу.

Рис. 106. Узел измельчения:

1 — валок вальцев; 2 — формующее кольцо; 3 — роликовый подшипник; 4 — нож; 5 — резательный станок; 6 — шнековый транспортер

219

Рис. 107. Профиль нарезки рифов на рабочем и холостом валках:

1 — рабочий валок с прямоугольными рифами; 2 — холостой валок с острозубными рифами

Узел измельчения, включающий формующие кольца и ре­ зательные станки, показал хорошую работоспособность и экс­ плуатировался длительное время как на вальцах типа «Тройстер», так и на вальцах завода «Большевик». Однако резатель­ ные станки за счет повышенной скорости вращения и наличия в конструкции большого количества ножей со встречным вращением вносили дополнительную пожароопас­ ность в процесс вальцевания.

С целью исключения резательных станков размеры прохо­ дящих через формующие кольца пороховых шнуров были уменьшены за с«ет замены круглых отверстий на щелевые (рис. 106) сечением 5x15 мм.

Стабилизация течения пороховой массы в зазоре между валками была достигнута за счет оптимизации профиля и ко­ личества рифов на рабочем и холостом валках (рис. 107).

Конструктивные параметры валков 500/500—1500 представ­ лены на рис. 108. Обоснование оптимальных геометрических параметров представлено ниже в соответствующем разделе по вальцеванию.

Шнековые пресса в непрерывных технологических процес­ сах переработки пороховой массы занимают особое место, вы­ полняя функции водоудаления, подсушки, пластификации, гранулирования, формования.

220